处理棉鼠的研究为溶瘤病毒的临床前评估

摘要

Cotton rats are extremely excitable and have a strong flight-or-fight response. A handling method optimized to reduce the stress of the animals is described which will make cotton rats more accessible as a preclinical model.

摘要

Oncolytic viruses are a novel anticancer therapy with the ability to target tumor cells, while leaving healthy cells intact. For this strategy to be successful, recent studies have shown that involvement of the host immune system is essential. Therefore, oncolytic virotherapy should be evaluated within the context of an immunocompetent model. Furthermore, the study of antitumor therapies in tolerized animal models may better recapitulate results seen in clinical trials. Cotton rats, commonly used to study respiratory viruses, are an attractive model to study oncolytic virotherapy as syngeneic models of mammary carcinoma and osteosarcoma are well established. However, there is a lack of published information on the proper handling procedure for these highly excitable rodents. The handling and capture approach outlined minimizes animal stress to facilitate experimentation. This technique hinges upon the ability of the researcher to keep calm during handling and perform procedures in a timely fashion. Finally, we describe how to prepare cotton rat mammary tumor cells for consistent subcutaneous tumor formation, and how to perform intratumoral and intraperitoneal injections. These methods can be applied to a wide range of studies furthering the development of the cotton rat as a relevant pre-clinical model to study antitumor therapy.

引言

溶瘤病毒（OV）通过利用正常和肿瘤细胞^1,2-之间的生化差异选择性地复制在肿瘤细胞中。有两种类型的OVS:那些不需要的突变来实现选择性溶瘤，称为天然存在的野生型病毒和那些必须被改造以实现选择性溶瘤。在给定的肿瘤类型突变的集合确定为一个OV ²的选择生长优势正常细胞的性质。使用OVS的安全和利益已被证明在临床试验中^3-7。尽管在溶瘤病毒疗法的领域中的先进存在临床前和临床结果之间的间隙，这表明需要更好的模型来评价OVS的抗肿瘤功效。

牛疱疹病毒1型（BHV-1）是疱疹病毒家族的一个成员，并且Alphaherpesviridae亚科。 BHV-1 initi茨牛呼吸系统疾病综合症在牛，体现在各种各样的症状类似感冒^8,9。 BHV-1结合使用的HSV-1的附件和条目受体如硫酸乙酰肝素和的Nectin-1 ^10。然而，它在Nectin-2的¹⁰的地方结合CD155。 BHV-1具有一个非常窄的宿主范围，使得其不能有效地进入并启动复制在正常和转化的鼠细胞^3,4,10。这使得使用常规的鼠模型的有问题的。 BHV-1的溶瘤能力已被证明在体外 ^11,12。 BHV-1已经显示出从各种组织学起源，包括乳腺癌细胞和乳腺癌起始细胞^11,12的启动在复制和杀死人肿瘤细胞。然而，BHV-1的抗肿瘤能力，必须在体内的免疫活性宿主的范围内进行评价。

人类腺病毒（广告），对于这有57种血清型鉴定，最常见的导致呼吸系统疾病的人。溶瘤腺病毒载体已被评估为他们的抗肿瘤功效与若干前进进入临床试验阶段^13-15。尽管有前途的临床前数据，临床效果已经达到人们的期望。人肿瘤异种移植模型通常用于研究Ad载体的抗肿瘤功效，尽管它们表现出减弱的免疫应答的病毒^16,17。此外，同基因小鼠模型是非允许对广告感染，使得使用这些模型不切实际^17,18宿主的免疫应答的评估。

宿主免疫系统已被列为最具影响力的机制，OVS引起肿瘤细胞死亡^19。耐受和非耐受的肿瘤相关抗原之间的抗肿瘤反应（TAA）的型号而异，并且可以极大地影响OV疗法的成功。在HSV-1 OV KM100（ICP0 ^N212VP16 ^{在 1814年20）20,21}引起肿瘤消退中的80％的荷瘤小鼠中的鼠多瘤中间T抗原乳腺癌模型^22。然而，在HER-2 / neu的型号，KM100的抗肿瘤功效在同系小鼠的20％完全消退和肿瘤停滞之间在转基因变化，HER-2耐受小鼠。总之，这些数据突出的利用动物模型最能概括人类的免疫景观，充分了解哪些功能确定治疗的成功充分评估OVS的重要性。

棉鼠（Sigmodon hispidus），原产于北美和南美，是最常用的呼吸道合胞病毒感染模型（如⁵审查）。棉鼠中也使用抗BHV-1接种研究，他们概括与牛呼吸道疾病^6,23相关联的病理。此外，BHV-1感染棉鼠是免疫原性，诱导持续粘膜和系统免疫应答^6,23-25。细胞系已被来自自发纤维肉瘤和乳腺（LCRT）和骨（CCRT和VCRT），分别为²⁶的骨肉瘤。棉鼠已被用来评估溶瘤腺病毒载体在体内的效力，因为它们很容易受到感染的广告，并表现出相似的病理学人类^27-29。对于OVS的临床前评价使用免疫受损模型不仅少指示对治疗的临床反应，但它们不能顾及在溶瘤病毒疗法^30,31免疫系统的作用。因此，同系和乳腺癌和骨肉瘤的肿瘤耐受棉鼠模型是相关的模型，其中，以评估OVS，如BHV-1和Ad的临床前功效不能使用常规的小鼠模型的研究。

研究方案

注:根据加拿大会议上的动物护理准则使用的协议已经批准了我们的机构动物研究伦理委员会麦克马斯特大学。实验是在麦克马斯特大学动物中心进行设施。

1.培养LCRT细胞

1. 培养LCRT细胞在Dulbecco改进的Eagle培养基（DMEM），补充有10％胎牛血清（FBS），2mM的L-谷氨酰胺，100U / ml青霉素和100μg/ ml链霉素。维持细胞在T-150细胞培养瓶中，在37℃和5％的CO _2。传代细胞时它们形成90％的汇合单层（每2-3天， 图1）。
2. 预暖1X磷酸盐缓冲盐水（PBS），1×胰蛋白酶和介质在37℃的水浴中之前，分裂细胞10分钟。
3. 从烧瓶中吸出培养基并冲洗细胞用5ml的1×PBS中。
4. 冲洗后，吸PBS和孵化细胞用2ml的1×胰蛋白酶直到细胞分离从烧瓶（〜2分钟）。
5. 重悬的细胞在8ml培养基（总共为10ml的细胞悬浮液），并轻轻地吸液管上下打散细胞团块。
6. 播种1毫升细胞悬浮于24毫升培养基（总共每T-150 25ml）和岩石烧瓶轻轻地从一边到另一边维持细胞的T-150烧瓶中。维持细胞在37℃和5％的CO _2，直到下一次分裂。

2.评估病毒复制和细胞毒性LCRT细胞

1. 病毒复制
   注:表达荧光标记病毒的结构，如绿色荧光蛋白（GFP），根据内源性病毒启动子控制有利于病毒感染的可视化和推广使用荧光板读者。
   1. 种子LCRT细胞进入培养板，留下一个井用于计数。种子细胞，使得它们将是80％-90％汇合的一天之后。使用10 ⁵ CEL浓度LS /毫升（每孔100μl），以在96孔平底板一天后产生所需的汇合。
   2. 第二天，预暖的1×PBS，1×胰蛋白酶，在37℃水浴中开始实验10分钟，以事先完全和无血清培养基。
   3. 从计数井和冲洗细胞用5ml的1×PBS的摇动它在井的表面吸出培养基。
   4. 冲洗后，吸出PBS孵育细胞用2ml 1X胰蛋白酶直到细胞分离从烧瓶（〜2分钟）。
   5. 将细胞重悬于完全培养基的适当体积，以使用血细胞计数器的可数的范围内，得到的细胞密度。为了确保准确的细胞计数，彻底混合细胞悬浮液通过上下吹打接种血细胞计数仪之前。
   6. 确定在感染所需复数（MOI）所需的感染病毒原液的体积。
      所需帕确形成单位（PFU）=镀细胞的数量* MOI（PFU /细胞）
      病毒股票的数量=所需需要PFU /病毒滴度的股票（PFU /毫升）
   7. 制备病毒接种物在管中的无血清培养基。加入接种到细胞前通过涡旋或移液调匀。
   8. 感染细胞1小时，于37℃，在此之后施加DMEM + 1％FBS的维持覆盖。
   9. 扫描板1和后两天感染（PI）以可视化的GFP荧光。
2. 病毒的细胞毒性
   注:低光条件下进行的刃天青细胞毒性测定为化合物是光敏的。只有良好的培养基应包括纠正背景荧光。
   1. 制备刃天青的5％（体积/体积）中的1×PBS溶液中。混合该溶液通过移液。
   2. 从细胞中吸出培养基，并应用5％刃天青溶液。包括一个孔含有介质只以校正背景荧光。
   3. 孵育细胞30分钟，在37 °C，后它使用荧光酶标仪（激发波长530，发射595纳米）读取荧光。
   4. 分析相对于未感染的控制校正背景荧光数据。

3.住房和处理

1. 住房和饮食
   1. 房子棉鼠分别减少内斗中含灭鼠床上用品（1/8"玉米芯床上用品），PVC管材不超过8英寸，nestlets为充实（ 图2）的部分聚碳酸酯老鼠笼。
   2. 使用可固定钢篮坐在凌驾笼子，并包含啮齿类动物食物和一瓶水。
      注意:此笼设置将允许动物的安全和容易捕捉，与载置对至关重要轿厢的存在的端富集管。
2. 处理
   1. 处理棉鼠在早晨之前，轮由动物设施的技术人员，以避免激动人心它们之前的过程。
   2. 在所有的手续，穿上厚厚的皮手套的保护。
   3. 作为动物主要停留在富集管，使用它们在常规清洗大鼠转移到一个新的笼子。可替代地，略微打开笼子，以允许处理程序以在到达他们的手，该动物随后可以通过洁肤皮肤只是肩膀上方和向下推抑制。实践中注意不要过度使用武力作为动物可能咬自己的舌头。
   4. 要有耐心，并且使用一个稳定的手，动物有很强的飞行和战斗回应，并会尽量避免捕捉运行，并跳出笼子。重要的是，不要在尾部处理动物会发生脱套。
   5. 陷阱在他们的富集管过直接处理的动物。这大大减少伤害和逃避。

4.捕捉和麻醉

1. 捕获
   1. 穿着厚厚的皮手套保护在所有的程序离子。
   2. 使用带有孔的空气和一个盖，麻醉诱导室足够大，以适应在容器和装在气体输出软管（ 图3）一鼻锥体的大型的透明塑料容器。
   3. 在对工作，以使该过程更高效，对动物的曝光时间减少到异氟醚，吸入麻醉剂。确保一位研究人员负责开启和更换钢盖在笼子和感应室的盖（处理器＃1）及其联营公司是负责管和运输的感应室动物的捕捉（处理器＃ 2）。
   4. 将笼子放在一个平面上，并取下外盖。抬起钢送纸托盘稍微缓慢操纵富集管所以它与保持架的两侧，并针对背面平行。如果有必要，使用对象来操纵富集管，而无需打开笼子，避免搅动动物（手柄R·1）。
   5. 如果动物变得激动，离开管子，以便有足够的时间进行动物放松，在管（处理器＃1）再次定居。
   6. 慢慢地，故意抬起，从浓缩管钢盖最远的边缘，保持在笼子里接触的另一端。作的空间足够大的塑料容器（处理程序＃2）。
   7. 在一个平稳，快速运动，充实管凌驾推动塑料容器。保持容器保持器的侧面的接触，捕集该动物在管。作为快速执行步骤4.1.6和4.1.7越好（处理程序＃2）。
   8. 除去钢馈纸盘并给塑料容器盖，处理程序＃2（处理程序＃1）。滑动的塑料盖的笼和容器的侧面之间，是注意到在这个过程中，被困动物的附属物。不要密封容器，因为这将使下一步更困难（处理器＃2）。
2. AnesthesIA
   1. 确保该容器保持闭合和运输动物到感应腔。快速地放置在腔室中的动物并取出容器盖在一个流体运动（处理程序＃2）。打开并立即更换感应室盖（处理器＃1）。
   2. 打开异氟烷向感应室（5升/分钟）的流量和监视动物为嗜睡的迹象，在该点迅速从管和容器，无论是从感应腔室移除滑动动物，以促进气体循环。
   3. 当鼠被完全麻醉，将其移动到工作表面，并放置在鼻子和嘴到鼻锥（ 图3）。当它是反应迟钝有力脚趾捏鼠完全麻醉。
   4. 放置在动物的眼睛兽医凡士林眼药膏，以防止干燥和擦伤。这是因为棉鼠有大眼睛，可以容易感染，如果伤害发生的重要一步。
   5. 小心地监控和保持恒定的呼吸率，并确保该动物的鼻子保持在鼻锥整个过程中嵌合。适当调整异氟烷的流速。所需的异氟醚的量麻醉各动物会有所不同。
   6. 程序后，返回动物笼子里，并确保它重新获得充分的流动性和胸骨斜卧。

5.准备LCRT细胞皮下肿瘤形成的

注意:一个T-150烧瓶LCRT（90％汇合），得到大约2×10 ⁷个细胞。碱对所需的细胞的总数所需的T-150烧瓶的数目。种子额外烧瓶，以确保得到所需的细胞的总数量，以及容纳电池的制备和那些需要额外的注射过程中丢失。置于冰上细胞尽可能延长细胞活力。

1. 收获细胞，吸出培养基，从该烧瓶中的ð冲洗细胞用5毫升1X PBS的。
2. 抽吸PBS孵育细胞用2ml的1×胰蛋白酶直到细胞从烧瓶中（〜2分钟）分离。
3. 重悬的细胞在8ml培养基（总共为10ml的细胞悬浮液），并轻轻地吸液管上下打散细胞团块。继续从另外的烧瓶收获细胞。
4. 池中的所有细胞悬浮液到一个锥形管，大约4的T-150S每50毫升锥形管中。
5. 离心管，在160×g下 10分钟，在4℃。
6. 抽吸培养基并悬浮在PBS中的适当体积（10毫升的PBS元T-150）的细胞沉淀到使用血细胞计数器的可数的范围内，得到的细胞密度。为了确保准确的细胞计数，彻底混合细胞悬浮液通过上下吹打加载血细胞计数仪之前。
7. 计算细胞总数:
   细胞的总数目收获=细胞计数（细胞/ ml）×悬浮体积（ml）
8. 确定细胞悬浮液所需的所有注射​​体积。使每个实验2-3额外的剂量。总共皮下注射^5×10 5 LCRT细胞将形成在3-4天内可触及的肿瘤。
   所需的细胞总数= 5×10 ⁵个单元×剂量的总数
   体积的细胞悬液需要（毫升）=（要求*总和注射量的总细胞）/（细胞收获的总数）
9. 吸管细胞悬浮液的所需体积成锥形管含有PBS中并充分混合。等分试样单独注射（100微升）进Eppendorf管中。在注射过程保持在冰管。

6.注射

注:带有两个研究者执行程序，一个用于执行，而其他显示器动物的呼吸速率和一般状况，同时在麻醉下注射。使用胰岛素注射器（29克X 1/2"，0.3毫升）的所有注射​​和一个新的针每只动物。

1. 皮下注射
   1. 捕捉和麻醉的动物（第4节）。
   2. 剃须使用快船注射部位。棉鼠毛皮是厚并要求一个尖锐微调以获得一光滑的表面，用于注射。清洁注射部位使用棉棒70％的乙醇，并允许它在继续之前完全蒸发。
   3. 负载注射器（29克X 1/2"，0.3毫升）与细胞制定缓慢而稳步增长。如果泡沫是很明显的甩尾一些力注射器。一旦气泡在顶部推柱塞直到液体是在针的顶端。
   4. 解除皮肤注射部位（称为皮肤隆起），并插入针头斜面朝上。确保针头在皮肤下自由移动，以避免肌内注射。
   5. 排出注射器的内容物均匀和缓慢。下拔出针头斜面的一面。
2. 瘤内注射
   1. 捕获ð麻醉的动物（第4节）。
   2. 清洁注射部位使用棉棒70％的乙醇，并允许它在继续之前完全蒸发。
   3. 负载注射器（29克X 1/2'，0.3毫升）与病毒接种物由制定缓慢而稳定地握住针在直立位置。如果泡沫是很明显的甩尾一些力注射器。一旦气泡在顶端推然后柱塞直到液体是在针的顶端。
   4. 插入针头斜面朝上进入肿瘤并排出注射器的内容物均匀和缓慢地移动的同时在针中的风扇状图案，部分撤回针头的每个移动之前，防止肿瘤的裂伤。下拔出针头斜面的一面。
      注:皮下LCRT肿瘤生长快，在5-7天达到约100 ^立方毫米。此外，坏死和出血性中心常常形成肿瘤的表面上在几天内，并要求CAreful监测（ 图4）。
3. 腹腔注射
   1. 捕捉和麻醉的动物（第4节）。
   2. 使用棉签清洁注射部位用70％乙醇，并允许它在继续之前完全蒸发。
   3. 负载注射器（29克X 1/2"，0.3毫升）与药物通过制定缓慢而稳步增长。如果泡沫是很明显的甩尾一些力注射器。一旦气泡在顶端推然后柱塞直到液体是在针的顶端。
   4. 针插入腹部的右下象限。向后拉柱塞，以确保血液或粪便不吸移，这表示所述针的不正确放置。如果发生这种情况，撤回的针头和准备一个新的注射器。当针被正确放置，排出注射器的内容物均匀和缓慢。

7.肿瘤切除和剖检

1. 收集和清理人升工具用70％乙醇之前，动物安乐死。
2. 通过所需的方法安乐死的动物，CO ₂吸入（2升/分钟5-10分钟）的建议。检查动物的身体状况有任何异常。
3. 将背斜卧的动物上的夹层板，清洁用70％乙醇的动物。
4. 使用镊子解除肌肤的小腹。用剪刀通过皮肤和肌肉切割和使内侧切口运行动物的长度（肛门至下巴）。
5. 通过使两个切口，1横向向上胸腔的侧面和一个横跨胸骨暴露心脏和肺切的肋笼。检查肺的裂片为任何转移^27,29。
6. 审查所有器官的异常，并记录在颜色，大小和一致性的任何变化。如果有必要，切割器官用手术刀来检查内部组织。具体来说，检查肝，肾，脾，胃肠道。
7. 检查淋巴结转移的膨大和^27,29。
8. 收集肿瘤，使侧翼切口上面和下面的肿瘤，使得皮肤能够拉离体用镊子。虽然紧紧握住用镊子皮肤，用手术刀在肿瘤和真皮（ 图5）之间切割仔细切除肿瘤。
9. 立即将肿瘤中的10％中性缓冲福尔马林的标记的容器。
10. 取决于肿瘤的大小，允许1-2天（≤2毫米，小）或5-6天（> 2毫米，大）用于制备切片用于组织学分析（ 图6）之前的固定。

结果

由于棉鼠的极其激发的性质，是熟悉并利用优化，以减少动物的应力缓和在其作为临床前动物模型中使用的程序。采用适当的处理技术也将最大限度地减少风险，研究员。

当使用棉鼠当务之急是保持冷静。老鼠是非常激动，将试图逃跑的笼子。使用富集管和nestlets将最大限度地减少逃逸尝试。 图2示出了最佳的笼设置在棉鼠，包括富集管安置捕获提供帮助。此外?...

讨论

Cotton rats are highly excitable and have a strong flight response. Therefore, special care should be taken to minimize any undue stress on the animal. The cage setup described will allow for safe and easy capture of the animals, with the placement of the enrichment tube being of the utmost importance. When setting up cages, ensure that the enrichment tubes meet the size and shape requirements, and are placed in proper orientation in the cage. It is also important to ensure that any technicians who might be aiding in ani...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dulbecco’s modified Eagle’s medium	Gibco	11965-092	May use any brand
1X Phosphate Buffered Saline			Can prepare in lab, filter to sterilize
200 mM L-glutamine	Gibco	25030164	May use any brand
100x Antibiotic-Antimycotic	Gibco	15240-062	May use any brand
Fetal bovine serum	Quality Biological Inc.	110-001-101HI	May use any brand
T-150cm2 tissue culture flask	Fisher Scientific	14-826-80	May use any brand
1X TypLE Express	Life Technologies	12604-013
12-well cell culture plate, flat bottom	Fisher Scientific	08-772-29	May use any brand, must be tissue culture treated
alamarBlue	Life Technologies	DAL1025	May use an alternative reagent for determination of cell viability
8640 Teklad 22/5 Rodent diet	Harlan	8640
1/8” corncob rodent bedding	Harlan	7092
Nestlets	Ancare	-	Made of pulped virgin cotton fiber, dust-free and autoclavable
50 mL Conical tubes	Fisher Scientific	14-432-22	May use any brand, must be sterile
Isoflurane USP, 99.9 %, inhalation anesthetic	Pharmaceutical Partners of Canada Inc.	M60302
70% Ethanol			Can prepare in lab
10 % Neutral Buffered Formalin	Sigma-Aldrich	HT501128	May use any brand
NAPCO NapFlow 1200 Class II A/B3 Biosafety Microbiological Safety Cabinet (cell culture hood)	NAPCO	Model used not currently available	May use any brand
Thermo Fisher Scientific Precision Heated Water Bath	Fisher Scientific	Model used not currently available	May use any brand
[header]
Reichert Bright-line Hemacytometer	Sigma-Aldrich	Z359629	May use any brand
Typhoon Trio BioAnalyzer	GE Healthcare Life Sciences	Model used not currently available	May use any fluorescence plate reader
Tecan Safire2 Multi-detection Microplate Reader	Tecan	Model used not currently available	May use any fluorescence plate reader
Allegra 6R benchtop centrifuge	Beckman Coulter	366816	May use any brand
Table Top Anaesthesia machine	VetEquip	Model used not currently available	May use any brand, must be portable
Wahl Peanut Mini Clippers	Wahl		May use any brand of small clippers
Insulin syringes 29 G x 1/2', 0.3 mL	BD	329464	May use any brand. Insulin syringes are recommended as they make injections easier through the rat’s tough skin.
Cotton swabs	MedPro	018-425	May use any brand
Sharp-Pointed Dissecting Scissors	Fisher Scientific	8940	May use any brand
Dissecting Tissue Forceps	Fisher Scientific	13-812-41	May use any brand