Summary

Um modelo de rato resemcional ortotópico de câncer pancreático

Published: September 24, 2020
doi:

Summary

No contexto clínico, pacientes com câncer pancreático localizado serão submetidos à pancreatectomia seguida de tratamento adjuvante. Este protocolo aqui relatado visa estabelecer um método seguro e eficaz de modelagem deste cenário clínico em camundongos nus, através da implantação ortotópica de câncer pancreático seguido de pancreatectomia distal e esplenectomia.

Abstract

Faltam modelos animais satisfatórios para estudar terapia adjuvante e/ou neoadjuvante em pacientes que estão sendo considerados para cirurgia de câncer de pâncreas (PC). Para suprir essa deficiência, descrevemos um modelo de camundongos envolvendo implantação ortotópica de PC seguido de pancreatectomia distal e esplenectomia. O modelo demonstrou ser seguro e adequadamente flexível para o estudo de diversas abordagens terapêuticas em ambientes adjuvante e neo adjuvante.

Neste modelo, um tumor pancreático é gerado pela primeira vez pela implantação de uma mistura de células cancerígenas pancreáticas humanas (luciferase-tagged AsPC-1) e células estelares pancreáticas associadas ao câncer humano no pâncreas distal de ratos nus atímicos Balb/c. Após três semanas, o câncer é ressecado por re-laparotomia, pancreatectomia distal e esplenectomia. Neste modelo, a bioluminescência pode ser usada para acompanhar o progresso do desenvolvimento do câncer e os efeitos da ressecção/tratamentos. Após a ressecção, a terapia adjuvante pode ser dada. Alternativamente, o tratamento neoadjuvante pode ser dado antes da ressecção.

Dados representativos de 45 ratos são apresentados. Todos os camundongos foram submetidos a pancreatectomia distal bem sucedida/esplenectomia sem problemas de hemostasia. Uma margem pancreática proximal macroscópica maior que 5 mm foi alcançada em 43 (96%) mouses. A taxa de sucesso técnico da ressecção pancreática foi de 100%, com mortalidade e morbidade precoce de 0%. Nenhum dos animais morreu durante a semana após a ressecção.

Em resumo, descrevemos uma técnica robusta e reprodutível para um modelo de ressecção cirúrgica de câncer de pâncreas em camundongos que imita o cenário clínico. O modelo pode ser útil para o teste de tratamentos adjuvante e neoadjuvante.

Introduction

O adenocarcinoma ductal pancreático (câncer de pâncreas [PC]) está associado a um prognóstico ruim1. A ressecção cirúrgica continua sendo o único tratamento potencialmente curativo para PC e deve ser considerada para pacientes que apresentam doença em estágio inicial. Infelizmente, mesmo com ressecção de R0 (ou seja, margens de ressecção livres de tumor), a taxa de recidiva (doença metastática local ou não detectada) é alta2,3. Portanto, a terapia adjuvante sistêmica é indicada em quase todos os pacientes submetidos à ressecção4. Além disso, enquanto a terapia neoadjuvante é agora recomendada apenas para cânceres limítrofes ressecáveis, suas indicações estão se expandindo de modo que seu uso rotineiro é o foco de muita pesquisa clínica5,6,7,8. Para desenvolver novas abordagens terapêuticas para PC envolvendo ressecção, essas abordagens precisam ser primeiramente avaliadas em modelos pré-clínicos que recapitulem com precisão os cenários clínicos.

Modelos ortotópicos de camundongos de PC têm sido frequentemente usados no passado para testar tratamentos medicamentosos9,10. Muitas delas foram produzidas apenas pela injeção de células cancerígenas no pâncreas do rato, resultando em tumores que não tinham o estroma proeminente característico do PC. Mais recentemente, modelos ortotópicos co-injetores, como o que desenvolvemos pela primeira vez injetando uma mistura de PC humano e células estelares pancreáticas humanas (PSCs, os principais produtores do estroma colágeno em PC), entraram em uso regular11,12. Os tumores produzidos por essa co-injeção de câncer e células estrômicas exibem (i) tanto os elementos cancerígenos quanto o componente escrogórico característico (desmoplástico) do PC, e (ii) maior proliferação celular cancerígeno e metástase11. Assim, este modelo se assemelha muito ao PC humano. Embora uma série de modelos resseccionais de PC ortotópico tenham sido descritos13,14,15,16, nenhum refletiu as realidades clínicas da ressecção pancreática em humanos tão precisa quanto este modelo, e, portanto, têm sido subótimais para testar tratamentos adjuvante ou neoadjuvante.

Os objetivos do modelo de camundongos apresentados foram demonstrar como: (i) implantar com sucesso câncer de pâncreas ortotópico, minimizando a disseminação peritoneal inadvertida e (ii) posteriormente resseccionar completamente o câncer. O trabalho destaca dicas e potenciais armadilhas dessa técnica.

Protocol

Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Cuidado e Ética Animal da Universidade de Nova Gales do Sul (17/109A). Camundongos nus atímicos fêmeas, com idade entre 8 e 10 semanas pesando 16-19 g, foram usados para este protocolo. Os ratos estavam alojados em gaiolas micro-isoladores e alimentados comercialmente com alimentos e ad libitumde água. 1. Implantação de câncer pancreático ortotópico Prepare as células para implantação. Primeiro, calcule o nú…

Representative Results

Cinquenta e nove camundongos consecutivos foram submetidos a cirurgia de implantação. Vazamento bruto ocorreu em oito (14%) mouses. O grau de vazamento no momento da injeção é estimado como descrito acima na seção de protocolo. Após três semanas para permitir que esses tumores implantados crescessem, a imagem de bioluminescência pré-ressecção foi realizada para excluir camundongos com doença metastática bruta antes da ressecção. Quarenta e cinco (76%) camundongos submetidos à ressecção cirúrgica….

Discussion

Um modelo de camundongo ortotópico resectional de câncer de pâncreas é importante porque permite o teste de tratamentos adjuvantes e neoadjuvantes. Isso é particularmente importante no câncer de pâncreas, onde a cirurgia continua sendo o tratamento mais eficaz, mas está associada ao alto risco de recidiva. Este artigo descreve um método que produzirá de forma confiável um câncer pancreático potencialmente curável com ressecção, replicando o cenário clínico onde a terapia neoadjuvante/adjuvante é necess…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores receberam apoio da Avner Pancreatic Cancer Foundation.

Materials

Animals, Materials and Equipment for Implantation Procedure
AsPC-1 human pancreatic cancer cell line, luciferase tagged (luc+ gene from Promega PGL3 Basic plasmid) American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA supplied by Professor Takashi Murakami, Saitama Medical University, Saitama, Japan
Autoclip wound clips, 9 mm Becton Dickson Pty Ltd, North Ryde, NSW, Australia 500346
Basic Dressing Pack Multigate Medical Products Pty Ltd, Villawood, NSW, Australia
Cancer associated human pancreatic stellate cells Pancreatic Research Group cell bank In house cell bank
Cryogenic tubes, 1.0 mL Thermo Fisher Scientific Australia Pty Ltd, Scoresby, VIC, Australia 366656
Disposable stainless-steel scalpel blade with handle, size 15 Livingstone International, Mascot, NSW, SCP15
Foetal bovine serum (FBS) Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 16000044
Gilles fine tooth forceps 12 cm Generic stainless steel microsurgical instrument set
Heated mats to maintain body temperature during surgery and postoperative recovery Generic
Homozygous athymic nude mice: Strain BALB/c-Fox1nu/Ausb, female Australian Bioresources, Moss Vale, NSW, Australia
Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM) with 4mM L-glutamine and no phenol red Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 21056023
Jewellers forceps 11.5 cm Generic stainless steel microsurgical instrument set
Micro needle holder (round handle) 15 cm straight Generic stainless steel microsurgical instrument set
Micro scissors (round handle) 15 cm straight Generic stainless steel microsurgical instrument set
Penicillin 10,000 U/mL, streptomycin 10,000 μg/mL Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 15140122
Polyglycolic acid suture, size USP 5/0 on 13mm half-circle round-bodied needle Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia C1049407
Portable weighing scale Precision balances, Bradford, MA, USA
Reflex clip applier and clip remover World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA 500345
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 with phenol red and 300 mg/L Lglutamine Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 11875085
Round bodied vessel dilator 15 cm, 0.1 mm tip Generic stainless steel microsurgical instrument set
Trypsin 0.05%, EDTA 0.02% Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 25300054 For pancreatic stellate cells
Trypsin 0.25%, EDTA 0.02% Life Technologies Corporation, Tullamarine, VIC, Australia 25200056 For ASPC-1 cells
U-100 insulin syringes, 0.5 mL with 29 G (0.33 mm) × 13 mm needle Terumo Medical Corporation, Elkton, MD, USA
Equipment for Resection Procedure
Alm self-retaining retractor Generic stainless steel microsurgical instrument set
Autoclip wound clips 9 mm Becton Dickson Pty Ltd, North Ryde, NSW 500346
Basic Dressing Pack Multigate Medical Products Pty Ltd, Villawood, NSW, Australia 08-559NP
Disposable stainless-steel scalpel blade with handle, size 15 Livingstone International, Mascot, NSW, SCP15
Gilles fine tooth forceps 12 cm Generic stainless steel microsurgical instrument set
Hand-held high temperature fine tip cautery Bovie Medical Corporation, Melville, NY, USA AA01
Heated mats to maintain body temperature during surgery and postoperative recovery Generic
IVIS Lumina II Bioluminescent Imaging Device Caliper Life Sciences, Hopkinton, MA, USA
Jewellers forceps 11.5 cm Generic stainless steel microsurgical instrument set
Micro needle holder (round handle) 15 cm straight Generic stainless steel microsurgical instrument set
Micro scissors (round handle) 15 cm straight Generic stainless steel microsurgical instrument set
Polyglycolic acid suture, size USP 5/0 on 13mm half-circle round-bodied needle Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia C1049407
Portable weighing scale Precision balances, Bradford, MA, USA
Reflex wound clip applier and clip remover World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA 500345
Round bodied vessel dilator 15 cm, 0.1 mm tip Generic stainless steel microsurgical instrument set
Titanium “Weck style” Ligaclip, small HZMIM, Hangzhou, China
Titanium Ligaclip applier for open surgery, small HZMIM, Hangzhou, China
Volatile anaesthetic machine, including vapouriser and induction chamber Generic Generic vapouriser and induction chamber
Drugs for Procedures
70% w/w ethanol solution Sigma-Aldrich Pty Ltd, Castle Hill, NSW, Australia Applied topically as surgical skin preparation
Buprenorphine 0.3 mg/mL Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia Dose: 0.05 mg/kg s.c.
D-Luciferin (1 U/g) PerkinElmer, Inc., Waltham, MA, USA 122799 diluted in PBS to 15 mg/mL. Dose: 150 mg/kg i.p
Enrofloxacin 50 mg/mL Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia Dose: 5 mg/kg s.c.
Flunixin 50 mg/mL Norbrook Laboratories Australia, Tullamarine, VIC, Australia Dose: 2.5 mg/kg s.c.
Isoflurane Zoetis Australia Pty Ltd., Rhodes, NSW, Australia Dose (vapourised with oxygen): 4% induction, 3% maintenance
Ketamine 100 mg/mL Maylab, Slacks Creek, QLD, Australia Dose: 80 mg/kg i.p.
Povidone-Iodine 10% w/v solution Perrigo Australia, Balcatta, WA, Australia RIO00802F Applied topically to the anterior abdomen as surgical skin preparation
Refresh eye ointment (liquid paraffin 42.5% w/w, soft white paraffin 57.3% w/w) Allergan Australia Pty Ltd, Gordon, NSW, Australia Applied to both eyes
Sodium chloride 0.9% w/v Braun Australia Pty Ltd, Bella Vista, NSW, Australia 9481P Dose: 900 μL s.c.
Water for injections BP Pfizer Australia, Sydney, NSW, Australia For dilution of drugs
Xylazine 20 mg/mL Troy Laboratories Pty Ltd, Glendenning, NSW, Australia Dose: 10 mg/kg i.p.

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Pang, T. C. Y., Xu, Z., Mekapogu, A. R., Pothula, S., Becker, T. M., Goldstein, D., Pirola, R. C., Wilson, J. S., Apte, M. V. An Orthotopic Resectional Mouse Model of Pancreatic Cancer. J. Vis. Exp. (163), e61726, doi:10.3791/61726 (2020).

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