Het genereren van een lymfkliertest Orthotopic uitgezaaide borst kanker Model en het uitvoeren van lymfkliertest radicale mastectomie
Summary
Wij introduceren een lymfkliertest orthotopic borst kanker en radicale mastectomie model met bioluminescentie technologie te kwantificeren van de last van de tumor om na te bootsen menselijke borst kanker progressie.
Abstract
In vivo Muismodellen te beoordelen borst kanker progressie zijn essentieel voor kankeronderzoek, met inbegrip van preklinische drug ontwikkelingen. De meerderheid van de praktische en technische details worden echter vaak weggelaten in gepubliceerde manuscripten die daarom maakt het uitdagend om te reproduceren van de modellen, met name als het gaat om chirurgische technieken. Bioluminescentie technologie maakt het mogelijk voor de evaluatie van kleine hoeveelheden van kankercellen zelfs wanneer een tumor niet voelbaar is. Gebruik makend van kankercellen luciferase-uitdrukken, stellen wij een borst kanker orthotopic inoculatie techniek met een hoge tumorvorming tarief. Long metastase wordt beoordeeld met behulp van een ex vivo -techniek. Wij stellen vervolgens een mastectomie model met een lage lokale herhaling tarief voor het beoordelen van de last van uitgezaaide tumor. Hierin, beschrijven wij, in detail, de chirurgische technieken van orthotopic implantatie en mastectomie voor borstkanker met een hoge tumorigenesis rente en lage lokale herhaling tarieven, respectievelijk om borst kanker model efficiëntie te verbeteren.
Introduction
Dierlijke modellen spelen een belangrijke rol in kankeronderzoek. Wanneer een hypothese is bewezen in vitro, moet deze in vivo te evalueren van de klinische relevantie worden getest. Progressie van kanker en metastase zijn vaak beter gevangen door dierlijke modellen ten opzichte van in vitro modellen, en het is essentieel voor het testen van een nieuwe drug in een dierlijk model als een preklinische studie voor1,2van de ontwikkeling van de drug. De technische details van dierproeven zijn echter vaak niet goed beschreven in gepubliceerde artikelen, maken het uitdagend om te reproduceren het model met succes. Inderdaad, de auteurs die deze orthotopic inoculatie en mastectomie modellen gevestigd ging door lange en strenge processen van trial and error. Het slagingspercentage van tumorvorming na kanker cel inoculatie is een van de belangrijkste factoren om te bepalen het succes en de efficiëntie van een dier studie3. De cellijn en het aantal cellen om te enten, de inoculatie-site en de stam van de muizen zijn allemaal belangrijke factoren. Het is algemeen bekend dat er enorme variaties in de resultaten van dierproeven als gevolg van individuele verschillen, ten opzichte van in vitro technieken zijn. Daarom is het belangrijk om stabiele resultaten, ter verbetering van de efficiëntie van dierproeven, en om te voorkomen dat misleidende resultaten te verkrijgen met behulp van een reeds lang gevestigde model met een standaard techniek.
Dit witboek biedt gevestigde technieken4 voor het genereren van borst-kanker orthotopic en mastectomie Muismodellen. De doelstellingen van deze methoden zijn 1) na te bootsen menselijke borst kanker progressie en behandeling cursussen, en 2) bij de uitvoering van in vivo experimenten met meer efficiëntie en hogere slagingspercentages in vergelijking met andere borst kanker inoculatie of mastectomie technieken. In orthotopic kanker cel inoculatie, om na te bootsen menselijke borst kanker progressie, kiezen we de #2 borstklier vet pad als een inenting site, die is gelegen in de borst. In de meeste van de studies, de borstkankercellen subcutaan worden geïnoculeerd5. Deze techniek vereist geen chirurgie en, dus, het is eenvoudig en ongecompliceerd. De subcutane communicatie is echter heel anders dan de melkklier communicatie, wat in verschillende kanker progressie en zelfs Moleculaire profielen6,7 resulteert. Sommige studies de melkklier #4, die zich in de buik bevindt, als een inenting site6gebruiken. Echter, aangezien #4 borstklieren bevinden zich in de buik, de meest voorkomende metastatische patroon is peritoneale carcinomatosis7, die met minder dan 10% van uitgezaaide borst kanker8 plaatsvindt. Kanker van de borst gegenereerd door de techniek hier, gepresenteerd in de melkklier #2 metastasizes aan de Long, die tot de meest voorkomende borst kanker metastatische sites9 behoort.
Met deze techniek is het doel ook om het bereiken van een hoger tarief van tumorvorming met minimale tumor grootte variabiliteit in vergelijking met andere borst kanker inoculatie technieken. Om dit te doen, worden de kankercellen opgeschort in een mengsel van de gelatine-achtige eiwitten onder direct zicht via een mediane voorste borst muur incisies geïnoculeerd. Deze techniek produceert een hoge tumorvorming tarief met minder variabiliteit in de tumor grootte en vorm ten opzichte van subcutane of niet-chirurgische injectie, zoals eerder gemeld3,7.
Ook introduceren we een muis radicale mastectomie techniek waarin de orthotopic borst tumor met de omringende weefsels en de oksellymfeklieren is gereseceerd. De standaard van zorg voor borstkankerpatiënten zonder verre metastase ziekte is in de klinische setting, mastectomie10,11. Voordat een borstamputatie, is axillaire lymfeklieren metastase gepolst door beeldvorming en sentinel biopsie van de lymfeklier. Als er geen bewijs van axillaire lymfeklieren metastase is, wordt de patiënt vervolgens behandeld met een totale of gedeeltelijke mastectomie, waarbij de axillaire lymfeklieren resectie is weggelaten. Totale mastectomie is een techniek om de resect van borstkanker met het hele borstweefsel en bloc, overwegende dat gedeeltelijke mastectomie resect kanker van de borst met een marge van omringende normale borstweefsel alleen, dus het behoud van het resterende normale borstweefsel in de patiënt. Patiënten die behouden normaal borstweefsel overblijft na een gedeeltelijke mastectomie echter postoperatieve radiotherapie om te voorkomen dat lokale herhaling10. Patiënten die axillaire lymfeklieren metastase ondernemen radicale mastectomie die de borstkanker met alle normale verwijdert weefsel en axillaire lymfeklieren borstkanker en vielen weefsels nl blok10,11. In het muismodel is toezicht voor axillaire lymfeklieren metastase en/of postoperatieve straling niet redelijk of haalbaar. Dus, we gebruik maken van de radicale mastectomie techniek om te voorkomen dat lokale of axillaire lymfeklieren metastase.
Kanker cel inoculatie via de ader van de staart is de meest voorkomende Long metastase muis model12, de zogenaamde “experimentele metastase”. Dit model is eenvoudig te genereren en vereist geen chirurgie; echter is het niet na te bootsen menselijke borst kanker progressie die in andere gemetastaseerde ziekte gedrag resulteren kan. Om te bootsen de menselijke borst kanker behandeling cursus waar metastase treedt vaak op na borstamputatie, is de primaire tumor verwijderd na orthotopic kanker cel inoculatie. Deze techniek produceert minder lokale herhaling in vergelijking met eenvoudige tumor resectie, als eerder gemeld13, en is nuttig voor roman therapeutiek, preklinische studies, en voor uitgezaaide borst kanker onderzoeken. De technieken die hier worden beschreven zijn van toepassing voor de meeste borst kanker orthotopic model experimenten. Het is echter belangrijk om te bedenken dat het mengsel van de gelatine-achtige eiwitten kan invloed hebben op de communicatie en chirurgie kan invloed hebben op de stress/immuun reactie14. Onderzoekers bestuderen de communicatie en/of de stress/immuunrespons moet daarom rekening houden met potentieel verstorende factoren zijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Voor het laatste decennium, hebben wij meerdere lymfkliertest kanker-modellen, met inbegrip van borst kanker modellen3,7,13,16,20,21oprichten. Eerder, we toonden aan dat borst kanker cel orthotopic inoculatie in het weefsel van de melkklier onder direct zicht een grotere tumor geproduceerd met minder variabiliteit van de groo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de NIH-subsidie R01CA160688 en Susan G. Komen Foundation onderzoeker geïnitieerd onderzoek subsidie (IIR12222224) met R.C. muizen bioluminescentie beelden werden verworven door gedeelde bron translationeel Imaging gedeelde Resource in Roswell Park Uitgebreide Cancer Center, dat werd gesteund door de kanker Center ondersteuning Grant (P30CA01656) en gedeelde Instrumentation grant (S10OD016450).
Materials
| Micro Dissection Scissors | Roboz | RS-5983 | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Adson Forceps | Roboz | RS-5233 | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Needle Holder | Roboz | RS-7830 | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Mayo | Roboz | RS-6873 | For ex vivo |
| 5-0 silk sutures | Look | 774B | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Dry sterilant (Germinator 500) | Braintree Scientific | GER 5287-120V | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Clipper | Wahl | 9908-717 | For cancer cell inoculation and masstectomy |
| Matrigel | Corning | 354234 | For cancer cell inoculation |
| D-Luciferin, potassium salt | GOLD-Bio | LUCK-1K | For bioluminescence quantification |
| Roswell Park Memorial Insitute 1640 | Gibco | 11875093 | For cell culture |
| Fetal Bovine Serub | Gibco | 10437028 | For cell culture |
| Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | 25200056 | For cell culture |
References
- Rashid, O. M., Takabe, K. Animal models for exploring the pharmacokinetics of breast cancer therapies. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 11 (2), 221-230 (2015).
- Schuh, J. C. Trials, tribulations, and trends in tumor modeling in mice. Toxicologic Pathology. 32, 53-66 (2004).
- Katsuta, E., et al. Modified breast cancer model for preclinical immunotherapy studies. Journal of Surgical Research. 204 (2), 467-474 (2016).
- Sidell, D. R., et al. Composite mandibulectomy: a novel animal model. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 146 (6), 932-937 (2012).
- Ewens, A., Mihich, E., Ehrke, M. J. Distant metastasis from subcutaneously grown E0771 medullary breast adenocarcinoma. Anticancer Research. 25, 3905-3915 (2005).
- Kocaturk, B., Versteeg, H. H. Orthotopic injection of breast cancer cells into the mammary fat pad of mice to study tumor growth. Journal of Visualized Experiments. (96), e51967 (2015).
- Rashid, O. M., et al. An improved syngeneic orthotopic murine model of human breast cancer progression. Breast Cancer Research and Treatment. 147 (3), 501-512 (2014).
- Bertozzi, S., et al. Prevalence, risk factors, and prognosis of peritoneal metastasis from breast cancer. SpringerPlus. 4, 688 (2015).
- Kennecke, H., et al. Metastatic behavior of breast cancer subtypes. Journal of Clinical Oncology. 28 (20), 3271-3277 (2010).
- Valero, M. G., Golshan, M. Management of the Axilla in Early Breast Cancer. Cancer Treatment and Research. 173, 39-52 (2018).
- . Breast Cancer, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/breast.pdf (2018)
- Versteeg, H. H., et al. Inhibition of tissue factor signaling suppresses tumor growth. Blood. 111 (1), 190-199 (2008).
- Katsuta, E., Rashid, O. M., Takabe, K. Murine breast cancer mastectomy model that predicts patient outcomes for drug development. Journal of Surgical Research. 219, 310-318 (2017).
- Veenhof, A. A., et al. Surgical stress response and postoperative immune function after laparoscopy or open surgery with fast track or standard perioperative care: a randomized trial. Annals of Surgery. 255 (2), 216-221 (2012).
- Wei, S., Siegal, G. P. Surviving at a distant site: The organotropism of metastatic breast cancer. Seminars in Diagnostic Pathology. 35 (2), 108-111 (2018).
- Nagahashi, M., et al. Sphingosine-1-phosphate produced by sphingosine kinase 1 promotes breast cancer progression by stimulating angiogenesis and lymphangiogenesis. Cancer Research. 72 (3), 726-735 (2012).
- Jones, C., Lancaster, R. Evolution of Operative Technique for Mastectomy. Surgical Clinics of North America. 98 (4), 835-844 (2018).
- Rashid, O. M., Maurente, D., Takabe, K. A Systematic Approach to Preclinical Trials in Metastatic Breast Cancer. Chemotherapy (Los Angeles). 5 (3), (2016).
- Ramaswamy, S., Ross, K. N., Lander, E. S., Golub, T. R. A molecular signature of metastasis in primary solid tumors. Nature Genetics. 33 (1), 49-54 (2003).
- Aoki, H., et al. Murine model of long-term obstructive jaundice. Journal of Surgical Research. 206 (1), 118-125 (2016).
- Terracina, K. P., et al. Development of a metastatic murine colon cancer model. Journal of Surgical Research. 199 (1), 106-114 (2015).
- Rashid, O. M., et al. Is tail vein injection a relevant breast cancer lung metastasis model?. Journal of Thoracic Disease. 5 (4), 385-392 (2013).
- Rashid, O. M., et al. Resection of the primary tumor improves survival in metastatic breast cancer by reducing overall tumor burden. Surgery. 153 (6), 771-778 (2013).
- Troy, T., Jekic-McMullen, D., Sambucetti, L., Rice, B. Quantitative comparison of the sensitivity of detection of fluorescent and bioluminescent reporters in animal models. Molecular Imaging. 3 (1), 9-23 (2004).
- Adams, S. T., Miller, S. C. Beyond D-luciferin: expanding the scope of bioluminescence imaging in vivo. Current Opinion in Chemical Biology. 21, 112-120 (2014).
- Close, D. M., Xu, T., Sayler, G. S., Ripp, S. In vivo bioluminescent imaging (BLI): noninvasive visualization and interrogation of biological processes in living animals. Sensors (Basel). 11 (1), 180-206 (2011).
- Chen, H., Thorne, S. H. Practical Methods for Molecular In Vivo Optical Imaging. Current Protocols in Cytometry. 59 (1224), (2012).
- Wurdinger, T., et al. A secreted luciferase for ex vivo monitoring of in vivo processes. Nature Methods. 5 (2), 171-173 (2008).
- Aoki, H., et al. Host sphingosine kinase 1 worsens pancreatic cancer peritoneal carcinomatosis. Journal of Surgical Research. 205 (2), 510-517 (2016).
