マウス実験転移性乳癌癌モデルを生成、およびマウス乳癌根治術を実行
Summary
マウス実験乳房癌モデルと人間の胸の癌の進行を模倣する腫瘍負荷を定量化する発光技術と根治的乳房切除モデルを紹介しています。
Abstract
乳房癌の進行を評価するために生体内でのマウス ・ モデルは、がん研究、前臨床試験の医薬品開発を含むに不可欠です。ただし、実用的な技術的な詳細の大半は、したがって、それは手術の技術を含む場合は特に、モデルの再現を困難には、公開された原稿でよく省略されます。発光技術は、腫瘍が触知できない場合でも少量のがん細胞の評価のためことができます。ルシフェラーゼ発現がん細胞を利用して、率が高い腫瘍乳房癌同所性同種接種技術を確立します。肺転移は、 ex vivo法を用いた評価されます。我々 は、転移性腫瘍の負担を評価するために低局所再発率と乳房切除術モデルを確立します。ここで、我々 について詳しく説明、同所性同種移植と高い発癌率と低い再発率、乳がんの乳房切除術の手術手技, 乳房癌モデルの効率を改善します。
Introduction
動物モデルは、がん研究の重要な役割を再生します。仮説は生体外で実績のあると、その臨床的意義を評価する生体内でテストしてください。がんの進展と転移は良くとしての in vitro モデルと比較すると動物モデルによってキャプチャされ、薬物開発1,2のための前臨床研究として動物モデルで新しい薬をテストが不可欠です。しかし、動物実験の技術的な詳細は公開されている記事で、モデルが正常に再生するために挑戦に記述されて頻繁にしません。確かに、これらの同所性同種の接種と乳房のモデルを確立した著者は、試行錯誤の長いと厳格なプロセスを行った。腫瘍癌細胞接種は、成功を決定する重要な要因の 1 つと動物の効率化後の成功率は、3を研究します。細胞株と細胞接種、接種サイト、およびマウスの系統数は、すべての重要な要因です。In vitro における技術と比較して、個体差により動物実験の結果にはばらつきがあることが知られています。したがって、標準的な技術確立モデルを用いた動物実験の効率を改善するために、誤解を招く結果を避けるために、安定した結果を得ることが重要です。
このペーパーは、よく確立された技術4乳房癌同所性同種と乳房切除マウス モデルを生成するを提供します。これらのメソッドの目的は、1) 人間の胸の癌の進行や治療コースを模倣し、2) 効率性と他の乳がんがん接種または乳房切除術の技術と比較して高い成功率と生体内の実験を実施します。同所性同種癌細胞接種、人間の胸の癌の進行を模倣するように我々 は選択 #2 乳腺の脂肪パッド胸に位置する接種サイトとして。研究のほとんどは、乳癌細胞は皮下接種した5。この手法は手術を必要としません、したがって、それはシンプルで簡単です。ただし、皮下微小環境は乳腺の微小環境は、異なる癌の進行とも分子プロファイル6,7で結果は大違い。いくつかの研究は、接種サイト6として腹部に位置する #4 乳腺を使用します。ただし、#4 乳腺、腹部に位置し、最も一般的な転移パターンは癌性腹膜炎7、転移性乳癌癌8の 10% 未満で発生します。#2 乳腺の紹介技術によって生成された乳がんは9最も一般的な乳房癌の転移巣の 1 つである肺に転移します。
この技術の目的はまた最小限腫瘍サイズ可変他乳房がん接種技術と比較して高い発癌率を達成するために。これを行うには、ゼラチン状の蛋白質の混合物中に浮遊がん細胞は前胸部の中央壁切開直視下再接種します。この手法は、腫瘍サイズと以前に報告された3,7として、皮下または非外科的注入と比較して形状により少ない可変性と高い発癌率を生成します。
同所性同種乳腺腫瘍を周囲の組織と腋窩リンパ節にて切除マウス乳癌根治術テクニックを紹介します。臨床場面における遠隔転移疾患のない乳癌患者のための標準治療は乳房切除術10,11です。乳房切除術、前にイメージングとセンチネル リンパ節生検による腋窩リンパ節転移を調査します。腋窩リンパ節転移の証拠がない場合は、合計または部分的な乳房切除術、腋窩リンパ節の切除を省略すると、患者は扱われます。全乳房切除術のみ、正常な乳房組織の周囲の余白と乳がんを切除する部分切除術は en のブロック、全乳腺と乳がんを切除する技術である節約の残りの正常な乳房組織、患者。ただし、部分的な乳房切除後の残りの正常な乳房組織を維持する患者10局所再発を避けるために術後の放射線治療が必要です。すべての通常の乳癌を除去する根治的乳房切除を行う腋窩リンパ節転移のある患者は、乳房の組織および腋窩リンパ節と組織 en bloc10,11に侵攻します。マウス モデルで腋窩リンパ節転移および術後放射線の監視が合理的なまたは不可能です。このように、ローカルまたは腋窩のリンパ節転移を避けるために根治的乳房切除技術を利用します。
尾静脈を介して癌細胞接種は最も一般的な肺転移マウス モデル12、いわゆる「実験的転移」です。このモデルは簡単に生成し、手術を必要としません。しかし、転移性疾患の異なる動作可能性があります人間の胸癌進行の模倣はしません。転移が起きる乳房切除後のヒト乳がんがん治療コースを模倣するためには、原発腫瘍が同所性同種癌細胞接種後削除されます。この手法は以前に報告した13として、単純な切除と比較して少ない局所再発を生じ、治療、臨床研究、および転移性乳癌癌研究に便利しまいます。ここで説明したテクニックは、ほとんど乳房癌同所性モデル実験に適用されます。ただし、ゼラチン状の蛋白質の混合物は、微小環境に影響を与える手術できる応力/免疫応答14に影響を与えることを考慮する重要です。したがって、調査官、微小環境やストレス ・免疫応答の勉強は、潜在的な交絡因子のことがあります。
Protocol
Representative Results
Discussion
過去 10 年間の乳がんがんモデル3,7,13,16,20,21を含む複数のマウス癌モデルを確立しています。以前は、乳房癌細胞同所性同種接種直視下乳腺組織ではした外科的切開7 なし乳首の周りの細胞を注入することと比較してより少ないサイ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、ロズウェル パーク トランスレーショナル イメージング共有リソースの共有リソースで取得されている発光画像高橋啓介マウスに NIH グラント R01CA160688 およびスーザン G. コーメン財団調査開始研究助成金 (IIR12222224) によって支えられました。包括的がんセンター、がんセンター助成金 (P30CA01656) と共有のインストルメンテーション グラント (S10OD016450) によって支えられました。
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).
