Summary

应用高分辨率超声监测基因工程胰腺癌的肿瘤发病和生长

Published: April 07, 2018
doi:

Summary

本文介绍了高分辨率超声在基因工程胰腺癌小鼠中的应用。其主要目的是为内源性胰腺肿瘤的检测和评价提供详细的指导。

Abstract

LSL KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+;Pdx-1-Cre (KPC) 小鼠模型代表了一种建立和常用的转基因模型来评价胰腺癌的新疗法。在8周和几个月间, 科索沃保护团模型中的肿瘤发病是可变的。因此, 非侵入性成像工具需要筛查肿瘤发病和监测反应治疗。为解决这一问题, 在过去几年中出现了各种不同的办法。高分辨率超声具有无侵袭、速度快、图像分辨率高、无辐射照射等优点。然而, 超声在小鼠是不琐碎的, 充分的解剖学知识和实际技能, 需要成功地执行高分辨率超声在前胰腺癌模型。在下面的文章中, 详细介绍了腹部超声在小鼠模型中的具体操作指南, 特别着重于内源性胰腺癌模型。此外, 还提供了常见的错误和如何避免它们的摘要。

Introduction

基因工程鼠模型在癌症研究中得到了越来越重要的地位, 因为它们能够密切重述人类致癌的复杂性质1,2,3。研究胰腺癌发展、进展和治疗反应的最常用模型之一是 Kras 癌基因的活化突变和抑癌 p534的灭活。此LSL KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+;Pdx-1-Cre (KPC) 小鼠模型模拟了从前侵袭性胰腺上皮内肿瘤 (PanIN) 病变到浸润性癌的步进式进展。表型, 几乎所有的老鼠在出生后的头六月内发育 PDAC。然而, 与移植模型相比, KPC 模型揭示了一个高度可变的肿瘤发病时间从8周到几个月的4。一旦胰腺肿瘤达到一定的大小 (直径5-9 毫米), 肿瘤生长迅速加速, 小鼠将不得不在临床前试验中注册5。因此, 准确检测肿瘤发病和肿瘤大小是临床前期研究后勤和治疗监测的必要前提。一般而言, 几种方法如磁共振成像 (MRI)6, 计算机断层扫描7,8,9或高分辨率超声可用于进行肿瘤筛查和治疗10。每种技术都有其优点和缺点。虽然 MRI 或计算机断层扫描 (CT) 成像允许高分辨率的数据采集和准确的体积计算, 在一般镇静下延长检查时间和非常昂贵的设备是必需的, 不允许频繁扫描了很长一段时间。相比之下, 小动物超声是一种已建立的方法, 可用于筛查小鼠的腹部病理11。这种成像方法的优点是扫描时间短, 分辨率高, 并且有可能使用多普勒超声或造影增强超声 (CEUS) 来可视化器官的灌注。然而, 正确的图像解释需要解剖学知识、3D 想象力和彻底的实践训练。

本文给出了在 KPC 模型中利用高分辨率超声的详细协议。此外, 标准的超声图像被描绘和标签的器官结构, 以促进方向的调查。

Protocol

这个协议是根据动物关心指南在大学医疗中心格廷根, 德国 (33.9-42502-04-15/2056)。根据个别动物评审委员会的具体要求, 一些协议步骤可以相应地加以修改。 1. 科索沃保护团小鼠的腹部触诊 为了避免不必要的超声扫描, 触及小鼠腹部, 以确定可能有腹腔病变的小鼠, 并随后接受腹部超声检查。 每周从8周开始, 在 KPC 的小鼠模型中进行腹部触诊。高分辨率超声也可以应…

Representative Results

超声成像是一种多功能和非侵入性的技术, 用于解决小鼠模型的人类疾病的几个问题。与所有其他成像方法相比, 主要优点是高通量、成本效率高、采集时间短和实时成像。但是, 此工具需要专门知识才能生成准确、高质量的图像。特别是在不需要的文物的情况下, 至少有一些经验, 超声成像一般是非常有用的。关于胰腺癌, 这个工具允许确定肿瘤的发病、进展和对治疗的反?…

Discussion

通过该协议, 给出了在基因工程小鼠模型中应用高分辨率腹部超声显像对胰腺肿瘤进行量化的详细描述。最近, Sastra et . 发表了一个详细的描述如何量化的胰腺肿瘤的小鼠模型, 但没有可视化的指示, 关于准备和处理作为先决条件的所有进一步步骤显示11。本手稿的总体目标是为小鼠的高分辨率超声提供一个全面的视觉指导。

虽然我们对基因工程小鼠内?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项研究由德意志 Krebshilfe (最大 Eder 小组到: 110972) 支持, DGVS 博士论文奖学金 (对 SMB) 和其他 Kröner 费森尤斯基础奖学金 (对 RGG) 在大学医疗中心格廷根。我们感谢 Jutta 布伦伯格和 Ulrike 韦格纳专家的技术援助。我们还感谢所有动物技术员在大学医学中心的动物设施格廷根为老鼠保存。所有的实验都是根据德国动物福利条例进行的。

Materials

Visual Sonics Vevo2100 High Resolution Ultrasound System, including imaging stage and anesthesia line FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada VS-11945
Vevo 2100 MicroScan Transducer MS-550-D (22-55MHz) FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada VS-11874
Vevo Anesthesia System (anesthesia induction chamber with fresh and waste gas inlet) FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada SA-12055
Vevo Imaging Station (working stage with nose cone for anesthesia supply) FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada SA-11982
 electronic pet clippers Panasonic Marketing Europe, Germany 5025232484324 Panasonic ER-PA10-s
Labotect Hot plate Labor tech Göttingen, Germany 13854
eye cream (ophthalmic ointment) Schülke&Mayr, Germany 9080249
veterinary isoflurane Abbvie, Germany 4831867
depilatory cream RB healthcare UK, United Kingdom 8218535
70% ethanol (v/v) in distilled water TH. Geyer, Germany 22941000
ultrasound gel Asmuth, Germany 13477
tissue wipes Kimberly-Clark Germany, Germany 7558
cotton tips Meditrade, Germany 75481116
glass bowl for ultrasound gel ARC France, France H1149
water bowl W & P Trading Co., USA B00K2P6PLQ
gauze sponges Fuhrmann, Germany 960504

References

  1. Kersten, K., de Visser, K. E., van Miltenburg, M. H., Jonkers, J. Genetically engineered mouse models in oncology research and cancer medicine. EMBO Molecular Medicine. 9 (2), 137-153 (2017).
  2. Olive, K. P., Politi, K. . Translational therapeutics in genetically engineered mouse models of cancer. (2), 131-143 (2014).
  3. Westphalen, C. B., Olive, K. P. Genetically engineered mouse models of pancreatic cancer. The Cancer Journal. 18 (6), 502-510 (2012).
  4. Hingorani, S. R., et al. Trp53R172H and KrasG12D cooperate to promote chromosomal instability and widely metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma in mice. Cancer Cell. 7 (5), 469-483 (2005).
  5. Frese, K. K., et al. nab-Paclitaxel potentiates gemcitabine activity by reducing cytidine deaminase levels in a mouse model of pancreatic cancer. Cancer Discovery. 2 (3), 260-269 (2012).
  6. Paredes, J. L., et al. A non-invasive method of quantifying pancreatic volume in mice using micro-MRI. PLoS One. 9 (3), e92263 (2014).
  7. Boj, S. F., et al. Organoid models of human and mouse ductal pancreatic cancer. Cell. 160 (1-2), 324-338 (2015).
  8. Aung, W., et al. Immunotargeting of Integrin alpha6beta4 for Single-Photon Emission Computed Tomography and Near-Infrared Fluorescence Imaging in a Pancreatic Cancer Model. Molecular Imaging. 15, (2016).
  9. Akladios, C. Y., et al. Contribution of microCT structural imaging to preclinical evaluation of hepatocellular carcinoma chemotherapeutics on orthotopic graft in ACI rats. Bulletin du Cancer. 98 (2), 120-132 (2011).
  10. Neesse, A., et al. CTGF antagonism with mAb FG-3019 enhances chemotherapy response without increasing drug delivery in murine ductal pancreas cancer. Proceedings of the National Academy of Science USA. 110 (30), 12325-12330 (2013).
  11. Sastra, S. A., Olive, K. P. Quantification of murine pancreatic tumors by high-resolution ultrasound. Methods in Molecular Biology. 980, 249-266 (2013).
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Cite This Article
Goetze, R., Buchholz, S. M., Patil, S., Petzold, G., Ellenrieder, V., Hessmann, E., Neesse, A. Utilizing High Resolution Ultrasound to Monitor Tumor Onset and Growth in Genetically Engineered Pancreatic Cancer Models. J. Vis. Exp. (134), e56979, doi:10.3791/56979 (2018).

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