Fluorescerande Orthotopic musmodell för cancer i bukspottskörteln
Summary
A procedure to implant green fluorescent protein-expressing pancreatic cancer cells (PANC-1 GFP) orthotopically into the pancreas of Balb-c Ola Hsd-Fox1nu mice to assess tumor progression and metastasis is presented here.
Abstract
Pancreatic cancer förblir en av de cancerformer som överlevnad inte har förbättrats avsevärt under de senaste decennierna. Endast 7% av de diagnostiserade patienterna överlever längre än fem år. För att förstå och efterlikna mikromiljön av pankreatiska tumörer, använde vi en murin orthotopic modell för cancer i bukspottskörteln som tillåter icke-invasiv avbildning av tumörprogression i realtid. Pankreatiska cancerceller som uttrycker grönt fluorescerande protein (PANC-1 GFP) suspenderades i basalmembranmatrisen, hög koncentration, (t.ex., Matrigel HC) med serumfritt medium och sedan injiceras i svansen i bukspottkörteln via laparotomi. Cellsuspensionen i den höga koncentrationen basalmembranmatrisen blir en gel-liknande substans när den når rumstemperatur; därför, gelar den när den kommer i kontakt med bukspottkörteln, vilket skapar en tätning vid injektionsstället och förhindra någon cell läckage. Tumörtillväxt och metastas till andra organ övervakas i levandedjur genom användning av fluorescens. Det är kritiskt att använda lämpliga filter för excitation och emission av GFP. Stegen för orthotopic implantation beskrivs i den här artikeln så forskarna lätt kan replikera proceduren i nakna möss. De viktigaste stegen i detta protokoll är beredning av cellsuspensionen, kirurgisk implantation, och hela kroppen fluorescerande in vivo imaging. Detta orthotopic modellen är utformad för att undersöka effekten av nya läkemedel på primära och metastatiska tumörer.
Introduction
Cancer i bukspottskörteln är diagnostiseras med ökad frekvens jämfört med andra cancerformer och är den 4: e vanligaste orsaken till cancerrelaterade dödsfall i USA. Från tiden för diagnos, över 90% av patienterna dör inom fem år 1,2. För närvarande är kirurgiskt tumör avlägsnande det enda botemedlet för bukspottkörtelcancer, men mindre än 20% av patienterna är berättigade att opereras främst på grund vid tidpunkten för diagnos av sjukdomen är i ett framskridet stadium och har spridit 3,4. Avsaknaden av specifika symtom gör pankreascancer en tyst sjukdom; några av de symtom är buksmärtor, ryggsmärtor, aptitlöshet, gulsot och illamående; som lätt kan tolkas som vanliga matsmältningssjukdomar 4. Av denna anledning är det viktigt att utveckla nya farmakologiska verktyg för att hjälpa till vid diagnos och behandling av cancer i bukspottskörteln.
Användningen av djurmodeller tillåter oss att förstå biologi pancrematiska cancer och ger en inblick i tillämpningen av denna kunskap till människor. Xenograft orthotopic modeller av cancer i bukspottskörteln är realistiska, eftersom tumörer växer i det organ i ursprungs 5. I motsats till heterotopiska modeller, där cellinjer eller tumörfragment implanteras subkutant tillåter orthotopic modellering för rekreation av tumören mikro och härmar interaktionen av tumörceller med sin omgivning 6. Xenograft-modellen beskrivs här härleder tumörer från den humana pankreascancer-cellinjen PANC-1 GFP, som är genetiskt manipulerade för att uttrycka det grönt fluorescerande protein (GFP). GFP upptäckt möjliggör för en icke-invasiv avbildning och övervakning av tumörtillväxt och metastas 7. Tumörutveckling sker snabbt, spontant, och liknar den för primärtumörer i patienter med pankreas 8 humana cancer. Orthotopic modeller ger en mer exakt förutsäga läkemedlets effektivitet som svar på terapeutiska medel, medanmimicking tumörens mikromiljö.
Såsom nämnts ovan, gör det möjligt för denna djurmodell fluorescerande detektion av tumörtillväxt och metastas i realtid. Fluorescerande detektering möjliggör en mer direkt / Bildproduktion jämfört med luminiscens. Med fluorescens det emitterade ljuset är ett resultat av en excitation av ett annat ljus med en kortare våglängd; medan det i luminescens, är det emitterade ljuset är resultatet av en kemisk reaktion och kanske inte har stark emission 9. Dessutom är hela kroppen in vivo fluorescerande imaging inte skadar djuret och tillåter forskare att övervaka tumörtillväxt över tiden som svar på terapeutiska behandlingar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi beskriver ett orthotopic musmodell för cancer i bukspottskörteln som uttrycker GFP, vilket möjliggör icke-invasiv övervakning av tumörtillväxt med hjälp av hela kroppen in vivo fluorescerande imaging (Figur 1). Denna teknik tillåter oss att övervaka tumörutveckling i realtid (figur 3); det kan vara ett viktigt verktyg för forskare att studera den terapeutiska effekten av nya medel mot cancer i bukspottkörteln. En annan viktig aspekt av denna modell är att GFP-f…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Western University of Health Sciences for the Intramural Grant.
Materials
| RPMI media 1640 | Caisson Labs | RPL03-500ML | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10437-077 | |
| Penicillin Streptomycin | Thermo Ficher Sci | 15140-122 | |
| Matrigel HC | Corning | 354248 | |
| SutureVet PGA 6-0 PGA | Henry Schein | 39010 | |
| Alcare or Foamed Antiseptic Handrub | Steris | 639680 | |
| DPBS (Dubelcco's Phosphate-Buffered saline) | Thermo Ficher Sci | 21300025 | |
| TB Syringe 27G1/2 | Becton Dickinson | 305620 | |
| Isoflurane | Blutler Schein | 50562 | |
| Ketoprofen | Fort Dodge Animal Health | ||
| Surgical Scissors, 5.5"straight mayo | Henry Schein | 22-1600 | |
| PANC-1 GFP cell line | Anticancer, Inc | ||
| Small Animal Imaging System: | |||
| iBOx Scientia, UVP : | UVP, LLC Upland, CA. | Small Animal Imaging System to observe the fluorescent tumor in live animals | |
References
- Smyth, E., Cunningham, D., Kasper, D., et al. . Harrison’s Principles of Internal Medicine. , (2015).
- Mahipal, A., Frakes, J., Hoffe, S., Kim, R. Management of borderline resectable pancreatic cancer. World J Gastrointest Oncol. 7, 241-249 (2015).
- De La Cruz, M. S., Young, A. P., Ruffin, M. T. Diagnosis and management of pancreatic cancer. Am Fam Physician. 89, 626-632 (2014).
- Frese, K. K., Tuveson, D. A. Maximizing mouse cancer models. Nat Rev Cancer. 7, 645-658 (2007).
- Hoffman, R. M. Patient-derived orthotopic xenografts: better mimic of metastasis than subcutaneous xenografts. Nat Rev Cancer. 15, 451-452 (2015).
- Hoffman, R. M. The multiple uses of fluorescent proteins to visualize cancer in vivo. Nat Rev Cancer. 5, 796-806 (2005).
- Jiang, Y. J. Establishment of an orthotopic pancreatic cancer mouse model: cells suspended and injected in Matrigel. World J Gastroenterol. 20, 9476-9485 (2014).
- Arranz, A., Ripoll, J. Advances in optical imaging for pharmacological studies. Front Pharmacol. 6, 189 (2015).
- Metildi, C. A., Kaushal, S., Hoffman, R. M., Bouvet, M. In vivo serial selection of human pancreatic cancer cells in orthotopic mouse models produces high metastatic variants irrespective of Kras status. J Surg Res. 184, 290-298 (2013).
- Kim, M. P. Generation of orthotopic and heterotopic human pancreatic cancer xenografts in immunodeficient mice. Nat Protoc. 4, 1670-1680 (2009).
- Katz, M. H. Survival efficacy of adjuvant cytosine-analogue CS-682 in a fluorescent orthotopic model of human pancreatic cancer. Cancer Res. 64, 1828-1833 (2004).
- Bouvet, M. Real-time optical imaging of primary tumor growth and multiple metastatic events in a pancreatic cancer orthotopic model. Cancer Res. 62, 1534-1540 (2002).
