Multimodal Bioluminescent और Positronic-उत्सर्जन टोमोग्राफी/Xenografts चूहों में एकाधिक मायलोमा अस्थि मज्जा नोग की गणना टोमोग्राफी इमेजिंग
Summary
यहां हम bioluminescent, एक्स-रे का उपयोग करें, और पोजीट्रान-उत्सर्जन टोमोग्राफी/गणना टोमोग्राफी इमेजिंग कैसे बाधा mTOR गतिविधि प्रभावों अस्थि मज्जा-engrafted मायलोमा ट्यूमर एक xenograft मॉडल में अध्ययन करने के लिए । यह शारीरिक रूप से प्रासंगिक, गैर इनवेसिव के लिए अनुमति देता है, और विरोधी के multimodal विश्लेषण के उपचार के मायलोमा प्रभाव अस्थि मज्जा लक्ष्यीकरण-engrafted vivo मेंमायलोमा ट्यूमर ।
Abstract
एकाधिक मायलोमा (मिमी) ट्यूमर अस्थि मज्जा (बीएम) में engraft और उनके अस्तित्व और प्रगति जटिल आणविक और सेलुलर बातचीत है कि इस microenvironment के भीतर मौजूद पर निर्भर हैं । अभी तक बीएम microenvironment आसानी से इनविट्रो, जो संभवतः में कई इन विट्रो और पूर्व vivo प्रयोगात्मक मॉडल की शारीरिक प्रासंगिकता सीमा को दोहराया नहीं जा सकता । इन मुद्दों में एक xenograft मॉडल का उपयोग करके दूर किया जा सकता है जिसमें luciferase (ल्यूक)-transfected ८२२६ मिमी कोशिकाओं को विशेष रूप से माउस कंकाल में engraft जाएगा. जब इन चूहों उपयुक्त सब्सट्रेट, डी-luciferin दिया जाता है, ट्यूमर विकास और अस्तित्व पर चिकित्सा के प्रभाव vivo मेंट्यूमर द्वारा उत्पादित bioluminescent छवियों (BLI) में परिवर्तन को मापने के द्वारा विश्लेषण किया जा सकता है । यह BLI डेटा positronic-उत्सर्जन टोमोग्राफी/गणना टोमोग्राफी (पीईटी/सीटी-deoxy-2-(18एफ) fluoro-डी-ग्लूकोज (18एफ-FDG) का उपयोग कर विश्लेषण के साथ संयुक्त समय पर ट्यूमर चयापचय में परिवर्तन की निगरानी करने के लिए प्रयोग किया जाता है । इन इमेजिंग प्लेटफार्मों ट्यूमर के भीतर एकाधिक इनवेसिव माप के लिए अनुमति/
Introduction
मिमी एक लाइलाज रोग है घातक प्लाज्मा बी कोशिकाओं से बना है कि बीएम घुसपैठ और अस्थि विनाश, एनीमिया, गुर्दे हानि, और संक्रमण का कारण है । मिमी 10% अप करता है-सभी रक्त द्रोह1 का 15% और कंकाल2शामिल करने के लिए सबसे अधिक बार कैंसर है. मिमी का विकास लंबे समय तक रहने वाले प्लाज्मा कोशिकाओं है कि लसीकावत् ऊतकों के कीटाणु केन्द्रों में स्थापित कर रहे हैं अंततः बीएम3के लिए होमिंग के oncogenic परिवर्तन से उपजा है । बीएम अत्यधिक विषम niches की विशेषता है; सहित विविध और महत्वपूर्ण सेलुलर घटकों, कम पीओ2 के क्षेत्रों (हाइपोक्सिया), व्यापक vascularization, जटिल extracellular मैट्रिक्स, और cytokine और विकास फैक्टर नेटवर्क, जो सभी मिमी tumorgenesis4में योगदान । इस प्रकार, एक प्रचारित MM xenograft मॉडल है कि सख्ती से बीएम में engrafted है द्वारा विशेषता के विकास के एक बहुत शक्तिशाली और नैदानिक प्रासंगिक vivo5,6में MM पैथोलॉजी अध्ययन उपकरण होगा । हालांकि, कई तकनीकी बाधाओं सबसे xenograft मॉडल की प्रभावशीलता को सीमित कर सकते हैं, उंहें महंगा है और लागू करने के लिए मुश्किल बना । इसमें बीएम आला के भीतर सुसंगत और reproducible ट्यूमर engraftment के साथ जुड़े समस्याओं, ट्यूमर के विकास के लिए एक लंबे समय तक, और सीमाओं को सीधे निरीक्षण और ट्यूमर के विकास के परिवर्तन को मापने की क्षमता में शामिल/ प्रयोग के दौरान चूहों को त्यागें7,8.
इस प्रोटोकॉल एक संशोधित xenograft मॉडल है कि शुरू में Miyakawa एट अल द्वारा विकसित किया गया था का उपयोग करता है । 9, जिसमें एक नसों में (IV) मायलोमा कोशिकाओं के परिणाम के साथ चुनौती “प्रसार” ट्यूमर है कि लगातार और reproducibly engraft के बीएम में मंजूरी/SCID/IL-2γ (अशक्त) (नोग) चूहों10। इन ट्यूमर का सीटू दृश्य में एक ल्यूक एलील के साथ ८२२६ मानव मिमी सेल लाइन के स्थिर अभिकर्मक द्वारा हासिल की है और प्रश्नपत्र इन engrafted ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा उत्पादित BLI में परिवर्तन को मापने6. महत्वपूर्ण बात, इस मॉडल के लिए विभिंन अंय ल्यूक-व्यक्त मानव मिमी सेल लाइनों (जैसे, U266 और OPM2) का उपयोग करने के लिए विशेष रूप से नोग चूहों के कंकाल में engraft के लिए एक समान प्रवृत्ति के साथ विस्तारित किया जा सकता है । चूहों की bioluminescent इमेजिंग द्वारा ट्यूमर की पहचान radiopharmaceutical जांच (जैसे कि 18F-FDG के रूप में) के तेज को मापने के द्वारा पीछा किया जाता है पीईटी/एक साथ, यह महत्वपूर्ण जैव रसायन के अतिरिक्त लक्षण वर्णन के लिए अनुमति देता है रास्ते (यानी, चयापचय में परिवर्तन, हाइपोक्सिया में बदलाव, और apoptosis की प्रेरण) ट्यूमर के भीतर/बीएम microenvironment । इस मॉडल की प्रमुख ताकत radiolabeled, bioluminescent और फ्लोरोसेंट जांच और मार्करों कि vivo मेंमिमी प्रगति और विकृति का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता की एक विस्तृत श्रृंखला की उपलब्धता से प्रकाश डाला जा सकता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
मिमी6,9,11,12,13के नैदानिक xenograft मॉडल की एक किस्म के बावजूद, बीएम microenvironment के भीतर ट्यूमर/बीएम बातचीत का अध्ययन करने की क्षमता मुश्किल रहता है 14<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम पीएफ करने के लिए दिग्गजों मामलों जैव चिकित्सा प्रयोगशाला अनुसंधान और विकास सेवा (BLRDS) के संयुक्त राज्य अमेरिका विभाग से एक va योग्यता grant1I01BX001532 द्वारा समर्थित किया गया था, और ईसी VA नैदानिक विज्ञान आर & डी सेवा से समर्थन स्वीकार करता है ( मेरिट अवार्ड I01CX001388) तथा VA रिहैबिलिटेशन आर & डी सेवा (मेरिट अवार्ड I01RX002604) । इसके अलावा समर्थन एक UCLA संकाय बीज अनुदान से आया जे rowling इन सामग्रियों के दिग्गजों मामलों या अमेरिकी सरकार के अमेरिकी विभाग के विचारों का प्रतिनिधित्व करना जरूरी नहीं है ।
Materials
| 8226 human myeloma cell line | ATCC | CCL-155 | |
| NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ Mice (NOG) | Jackson Labs | 5557 | |
| VivoGlo Luciferin substrate | Promega | P1041 | |
| Hypoxyprobe-1Kit | HPL | HP1-100 | |
| PE-CD45 (clone H130) | BD Biosciences | 555483 | Used for flow cytometry to identify human CD45+ tumor cells in BM exudate |
| rabbit anti-human CD45 (clone D3F8Q) | Cell Signaling Technology | 70527 | Primary antibody used for Immunohistochemistry of excised bone |
| Goat Anti-rabbit IgG (HRP conjugated) | ABCAM | ab205718 | Seconday antibody used for Immunohistochemistry of excised bone |
| Dual-Luciferase Reporter Assay System | Promega | E1910 | |
| pGL4.5 Luciferase Reporter Vector | Promega | E1310 | |
| IVIS Lumina XRMS In Vivo Imaging System | Perkin Elmer | ||
| Sofie G8 PET/CT Imaging System | Perkin Elmer |
References
- Raab, M. S., Podar, K., Breitkreutz, I., Richardson, P. G., Anderson, K. C. Multiple Myeloma. The Lancet. 374 (9686), 324-339 (2009).
- Galson, D. L., Silbermann, R., Roodman, G. D. Mechanisms of Multiple Myeloma Bone Disease. BoneKEy Reports. 1, 135 (2012).
- Anderson, K. C., Carrasco, R. D. Pathogenesis of Myeloma. Annual Review of Pathology. 6, 249-274 (2011).
- Reagan, M. R., Rosen, C. J. Navigating the Bone Marrow Niche: Translational Insights and Cancer-Driven Dysfunction. Nature Reviews Rheumatology. 12 (3), 154-168 (2016).
- Frost, P., et al. Mammalian Target of Rapamycin Inhibitors Induce Tumor Cell Apoptosis in Vivo Primarily by Inhibiting Vegf Expression and Angiogenesis. Journal of Oncology. 2013, 897025 (2013).
- Mysore, V. S., Szablowski, J., Dervan, P. B., Frost, P. J. A DNA-Binding Molecule Targeting the Adaptive Hypoxic Response in Multiple Myeloma Has Potent Antitumor Activity. Molecular Cancer Research. 14 (3), 253-266 (2016).
- Podar, K., Chauhan, D., Anderson, K. C. Bone Marrow Microenvironment and the Identification of New Targets for Myeloma Therapy. Leukemia. 23 (1), 10-24 (2009).
- Campbell, R. A., et al. Laglambda-1: A Clinically Relevant Drug Resistant Human Multiple Myeloma Tumor Murine Model That Enables Rapid Evaluation of Treatments for Multiple Myeloma. International Journal of Oncology. 28 (6), 1409-1417 (2006).
- Miyakawa, Y., et al. Establishment of a New Model of Human Multiple Myeloma Using Nod/Scid/Gammac(Null) (Nog) Mice. Biochemical and Biophysical Research Communications. 313 (2), 258-262 (2004).
- Ito, M., et al. Nod/Scid/Gamma(C)(Null) Mouse: An Excellent Recipient Mouse Model for Engraftment of Human Cells. Blood. 100 (9), 3175-3182 (2002).
- Frost, P., et al. In Vivo Antitumor Effects of the Mtor Inhibitor Cci-779 against Human Multiple Myeloma Cells in a Xenograft Model. Blood. 104 (13), 4181-4187 (2004).
- Asosingh, K., et al. Role of the Hypoxic Bone Marrow Microenvironment in 5t2mm Murine Myeloma Tumor Progression. Haematologica. 90 (6), 810-817 (2005).
- Storti, P., et al. Hypoxia-Inducible Factor (Hif)-1alpha Suppression in Myeloma Cells Blocks Tumoral Growth in Vivo Inhibiting Angiogenesis and Bone Destruction. Leukemia. 27 (8), 1697-1706 (2013).
- Fryer, R. A., et al. Characterization of a Novel Mouse Model of Multiple Myeloma and Its Use in Preclinical Therapeutic Assessment. PLoS One. 8 (2), e57641 (2013).
- Gould, S. J., Subramani, S. Firefly Luciferase as a Tool in Molecular and Cell Biology. Analytical Biochemistry. 175 (1), 5-13 (1988).
- Czernin, J., Phelps, M. E. Positron Emission Tomography Scanning: Current and Future Applications. Annual Review Medicine. 53, 89-112 (2002).
- Pandey, M. K., Bhattacharyya, F., Belanger, A. P., Wang, S. Y., DeGrado, T. R. Pet Imaging of Fatty Acid Oxidation and Glucose Uptake in Heart and Skeletal Muscle of Rats: Effects of Cpt-1 Inhibition. Circulation. 122 (21), (2010).
- Wang, M. W., et al. An in Vivo Molecular Imaging Probe (18)F-Annexin B1 for Apoptosis Detection by Pet/Ct: Preparation and Preliminary Evaluation. Apoptosis. 18 (2), 238-247 (2013).
