Name: utilizing murine inducible telomerase alleles in the studies of tissue degeneration/regeneration and cancer
Uploaded: 2015-04-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilizing Murine Inducible Telomerase Alleles in the Studies of Tissue Degeneration/Regeneration and Cancer at JoVE.com

J.H. is supported by NIH K99/R00 Pathway to Independence Award (5K99CA172700) and NCI Brain Cancer SPORE Career Development Award (2P50CA127001).

HINWEIS: Alle Schritte in diesem Protokoll wurden von UT MD Anderson Cancer Center zugelassen. 1. Erzeugung von mTERT-ER Allel <ol><li> Einführung Knock-in-Targeting-Vektor, der die ERT2-LBD (Ligandenbindungsdomäne) vor und im Rahmen mit der mTERT genomische Sequenz (Exon 1 durch Intron 2) und eine Lox - PGK - Neo - Lox-Fragment (1A) in Maus-ES-Zellen mit Elektroporation. </li><li> Kultur die ES-Zellen in Neomycin für 6-10 Tage. Wählen Neomycin-resistenten Klone und in 48-Well-Platten erweitern. Entpacken Sie die genomischer DNA unter Verwendung eines kommerziellen Kits und bestätigen Sie die Knock-In-Allels durch Southern Blot. </li><li> Spritzen Sie zwei ES-Linien mit mehr als 95% normalen Karyotyp in C57BL / 6-Blastozysten mit einer Mikromanipulation Satz unter einem inversen Mikroskop. Implantieren die Blastozysten in die Gebärmutter der Leihmutter 23. Kamerad die hochwertigen männlichen Chimären (70-90%) auf C57BL / 6 feMänner. </li><li> Bestätigen Sie die Genotypisierung von heterozygot mTERT-ERneo Tiere durch Southern Blot. </li><li> Kamerad die heterozygot mTERT-ERneo Tiere und EIIA-Cre Tieren, die NeoR Kassette zu löschen. Kamerad die heterozygote Tiere in C57BL / 6 Tiere für mindestens drei Mal, und weitere inter Rasse heterozygot mTERT-ER Tiere Homozygotie zu generieren. </li></ol> 2. Erzeugung von LSL-mTERT Allel <ol><li> Führen Sie das Knock-in-Targeting-Vektor, der ein LoxP - Dreifach-Stopper - Neo - LoxP Fragment und die mTERT genomische Sequenz (zwischen Exon 1 und Intron 2, 1B) in Maus-ES-Zellen mit 23 Elektroporation. </li><li> Kultur die ES-Zellen in Neomycin für 6-10 Tage. Wählen Neomycin-resistenten Klone und in 48-Well-Platten erweitern. Entpacken Sie die genomischer DNA unter Verwendung eines kommerziellen Kits und bestätigen Sie die Knock-In-Allels durch Southern-Blot-23. </li><li> Inject zwei ES-Linien mit mehr als 95% normalen Karyotyp in C57BL / 6-Blastozysten mit einer Mikromanipulation Satz unter einem inversen Mikroskop. Implantieren die Blastozysten in die Gebärmutter der Leihmutter 23. Kamerad die hochwertigen männlichen Chimären (70-90%) auf C57BL / 6-Weibchen. </li><li> Bestätigen Sie die Genotypisierung von heterozygot LSL-mTERT Tiere durch Southern Blot. </li><li> Kamerad die heterozygote Tiere in C57BL / 6 Tiere für mindestens drei Mal, und weitere inter Rasse heterozygot LSL-mTERT Tiere Homozygotie zu generieren. </li></ol> 3. Reaktivierung der Telomerase in mTERT-ER und LSL-mTERT Mäusen in vivo Für mTERT-ER <ol><li> Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente vor der Injektion. </li><li> Anesthetize der Mäuse mit Isofluran Kammer (4% zur Einleitung, 2% zur Aufrechterhaltung) in 50% (v / v) Sauerstoff / 50% (v / v) Distickstoffmonoxid Gasgemisches. Oder betäuben Mäusen durch eine Ketamin-Xylazin-Gemisch (100 mg / kg Körpergewicht + 10 mg / kg Körpergewicht). </li><li> Nach tiefer Narkose erreicht ist, entfernen Sie den narkotisierten Tier aus der Induktionskammer, und halten Sie den Kopf in der Röhre auf die Isofluran Kammer (2%) verbunden sind. </li><li> Klemmen Sie die Dämpfer der Mäuse, um sicherzustellen, das Tier tief anästhesiert. Setzen Salbe auf beiden Augen, um die Augen vor dem Austrocknen zu verhindern. Reinigen Sie die Rückseite der Mäuse, die mit PVP-Jod-Lösung. </li><li> Spritzen Sie die langsam frei 4-OHT Pellet mit Präzision Trokar (10 G) unter die Haut des Rückens und drücken Sie den Pellet bis hin zu der Mittellinie zwischen zwei Schultern. </li><li> Verschließen Sie den Schnitt mit Wundklammerapplikations und Überwachung der Mäuse aus der Narkose. Die Clips 10 Tage später entfernen. Zusätzliche Wärme ist nicht erforderlich, weil das Verfahren kurz beendet. </li><li> Zeitraum der Behandlung mit 4-OHT Pellet sollte entsprechend dem Zweck der Untersuchung optimiert werden. </li></ol> Für LSL-mTERT &lt;ol&gt; <li> Tamoxifen (10 mg / ml, in Maisöl gelöst) intraperitoneal zwei aufeinanderfolgenden Tagen injiziert (200 ul / 25 g / Tag). </li></ol> 4. Isolierung von neuralen Stammzellen und Reaktivierung der Telomerase in vitro- <ol><li> Mäuse mit Kohlendioxid getötet und die Gehirne werden entfernt. Folgen Sie dem Protokoll von handelsüblichen Nervengewebe Dissoziation Kit nach Hersteller. </li><li> Resuspendieren gefriergetrocknetes Pulver in der Flasche für Lösung 4. beschriftet Lösung 4 mit 1 ml Zellkulturmedium nicht vortexen. Diese Lösung soll dann aliquotiert und bei -20 ° C für die spätere Verwendung gespeichert werden. </li><li> Vorwärmen des Gemischs bei 37 ° C für 15 min vor der Verwendung. </li><li> Stellen Enzyme Mix 1: Lösung 1 (50 ul) und Lösung 2 (1900 ul). Stellen Enzyme Mix 2: Lösung 3 (20 ul) und Lösung 4 (10 ul). </li><li> Bereiten 1950 ul Enzymmischung 1 für bis zu 400 mg Gewebe und Wirbel. Vorheizen des Gemisches bei 37 ° C für15 min vor der Verwendung. </li><li> Nehmen Sie die 1-Tages-Gehirn der Maus, und halten Sie die Vorderhirne durch Entfernen der Riechkolben und das Kleinhirn. Halten Sie die Vorderhirngewebe in 1 ml kaltem Kulturmedium, da die Entfernung und Speicherung in 4 ° C. Achten Sie auf die Nervengewebe innerhalb 1 Stunde zu verarbeiten. </li><li> Bestimmen Sie das Gewicht des Gewebes, um sicherzustellen, dass der Grenzwert von 400 mg pro Verdauung nicht überschritten wird. Stellen Sie das Gehirn auf den Deckel eines 35 mm Durchmesser Petrischale, und quetschen Sie das Gehirn mit einem Skalpell. </li><li> Mit einer 1 ml Pipettenspitze, 1 ml HBSS (w / o Ca / Mg) und Pipetten Stücke wieder in einen 15-ml-Tube. Spülen Sie mit HBSS (w / o Ca / Mg). Zentrifugation bei 300 × g für 2 Minuten bei Raumtemperatur und saugen Sie den Überstand vorsichtig. </li><li> Hinzufügen 1.950 ul vorgewärmter Enzymmix 1 (Lösungen 1 und 2) je bis zu 400 mg Gewebe. Inkubieren in der 15-ml-Röhrchen für 15 min bei 37 ° C, Mischen durch Umdrehen oder Schütteln der Röhre im Abstand von 5 min. </li><li> Bereiten Sie 30 ul Enzymmischung 2 pro Gewebeprobe durch Zugabe von 20 &amp; #956; l Lösung 3 bis 10 &amp; mgr; l der Lösung 4. Dann auf Probe hinzuzufügen. Kehren Sie zum Mischen leicht. Nicht mit dem Vortex. </li><li> Distanzieren Gewebe mechanisch mit einer breiten bestückt, feuerpolierten Pasteur-Pipette pipettiert und ab 10-mal langsamer. Vermeiden Sie Luftblasen bilden. </li><li> Bei 37 ° C für 10 min, Umdrehen des Röhrchens alle 3 min. </li><li> Wiederholen Sie den Schritt Schritt 4.11 und 4.12, wenn die Gewebe sind größer als 200 mg. </li><li> Anwenden der Zellsuspension auf eine 70 &amp; mgr; m Zellsieb, auf einem 50-ml-Röhrchen platziert. Übernehmen 10 ml PBS durch Zellsieb. Verwerfen Zellsieb zentrifugieren Zellsuspension bei 300 g für 20 min bei Raumtemperatur. Überstand entfernen vollständig. </li><li> Die Zellen mit Stammzellmedium auf das erforderliche Volumen für weitere Anwendungen. </li><li> Um Telomerase in LSL-mTERT NSCs aktivieren, behandeln Sie die Zellen mit 100 pM 4-OHT für zwei Tage. Um Telomerase in mTERT-ER NSCs zu aktivieren, halten Sie die Zellen in Kulturmedium mit 100 &amp; mgr; M 4-OHT. </li></ol> 5. Telomere FISH <ol><li> Bereiten Sie die Metaphasechromosomen aus kultivierten Zellen. </li><li> Für FFPE (Formalin fixiert und in Paraffin eingebetteten) Gewebeschnitte entparaffinieren in Xylol und rehydrieren in Ethanolreihe für jeweils 5 Minuten (100%, 90%, 70%, 50% Ethanol) und PBS für 5 min. </li><li> Post-Update in dem Methanol: Essigsäure (3: 1) für 1-2 Std. Entwässern in kaltem Ethanol Serie 5 min jeder (70%, 90%, 100% Ethanol) und an der Luft trocknen. Waschen in 1 × PBS bei 37 ° C für 5 min. </li><li> Denaturieren Chromosomen in 4% Formaldehyd bei 37 ° C für 2 min. Entwässern in kaltem Ethanol Serie 5 min jeweils (70%, 90%, 100% Ethanol) und an der Luft trocknen. </li><li> Bewerben 12-25 ul der PNA Hybridisierungsmischung zu jeder Folie. (Hybridisierungsmischung: 70% Formamid, 0.06x SSC, 0,2% BSA, 0,5 ng / &amp; mgr; l tRNA, 0,5 ng / ul Telomer oder Centromersonden) </li><li> Dichten Sie das Deckglas mit Gummi-Zement. Post-denaturierte chromosomale Minipreps und Gewebeschnitte bei 80 ° C für 4 min. Die Hybridisierungs bei Raumtemperatur oder 37 ° C für 2-4 Stunden in der feuchten Kammer. </li><li> Bei Raumtemperatur mit Waschpuffer 2 x 15 min Waschen. (Waschpuffer: 70% Formamid, 0.06x SSC, pH 7,2). Mit PBST waschen bei Raumtemperatur 3 x 5 min. Gegenfärbung Objektträger mit DAPI oder weit rote Fluoreszenz für die mikroskopische Untersuchung. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Wir berichten hier die Erzeugung von zwei induzierbare murine Telomerase Allele und wie Telomerase in vivo und in vitro zu aktivieren. Der entscheidende Schritt zur Reaktivierung mTERT-ER-Aktivität ist es, eine kontinuierliche Konzentration von Tamoxifen zu halten, so dass wir uns entscheiden, 4-OHT Zeit-Release-Pellets von Innovative Research of America hergestellt zu verwenden. Die Pellets halten Freigabe 4OHT in einem stationären Zustand Blutspiegel von 1 ng / ml für bis zu 60 Tage. In einer früheren Untersuchung wurde gezeigt, dass die Reaktivierung Telomeraseaktivität mit dieser Strategie konnte die degenerative Phänotypen wie Stammzellenerschöpfung Beeinträchtigung der Gewebeverletzung antwortet und Organversagen in mehreren Organen, die durch Telomerdysfunktion in G4 mTERT ER / ER induziert wurden, zu verbessern Mäuse 20. Andere als die Untersuchung der Funktion der Telomerase in Alterung können diese beiden induzierbaren Telomerase Allele auch verwendet, um Krebs zu untersuchen. Frühere Studien habenVorteil dieser Allele, die Rolle der Telomere Abrieb und Telomerase Reaktivierung bei der Gestaltung der Genome und Auswirkungen auf die Biologie von T-Zell Thymuslymphom 21 und Prostatakrebs 22 erkunden. Diese beiden Studien zeigten, dass Telomerdysfunktion Ende Generation G4 Atm - / - mTERT ER / ER und G4 PB-Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L Mäusen stellt einen Mechanismus treibt die Übernahme von Anfang mutagene Ereignisse für Tumor-Initiation, noch verhindert Progression voll bösartigen Tumoren. Wenn die Telomerase wurde im Rahmen der Telomerdysfunktion induzierte genomische Instabilität, DNA-Schaden-Checkpoints und zügellose chromosomale Instabilität reaktiviert wurden unterdrückt, was die vollständige Progression von malignen Tumoren mit neuen biologischen Eigenschaften wie Knochenmetastasen von Prostatakrebs 21 und Gehirn Infiltration Thymi erlaubtc Lymphom 21. Ähnliche Phänomene wurden auch bei anderen Krebsarten wie Darmkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs (persönliche Kommunikation mit Drs. Haoqiang Ying, Adam Boutin und Ronald DePinho) beobachtet. Weil TERT-ER-Protein kann leicht zwischen Ein und Aus-Zuständen in Abhängigkeit davon, ob die Tiere mit Tamoxifen oder Vehikel behandelt umgeschaltet werden, können die Tumormodellen von mTERT-ER-Allel erzeugt verwendet werden, um anti-Telomerase-Therapie zu testen. In früheren Studie, in G4 Geldautomaten erzeugten Tumoren - / - mTERT ER / ER Tiere wurden von 4-OHT veröffentlicht; auf Telomerase Erschöpfung, Tumoren schließlich schrumpfte aufgrund der Wiedereinstellung von Telomerdysfunktion induzierten Checkpoints 21. Doch einige der erworbenen Resistenz in Reaktion Tumoren bis zur Ausrottung durch die Aktivierung eines alternativen Verlängerung von Telomeren (ALT) Mechanismus Telomerase. Die weitere Charakterisierung dieser ALT + resistenten Tumoren zeigte, dass they haben anomale Transkription von Genen im mitochondrialen Biologie und oxidative Abwehr mit einem Master-Regulator der Synthese und der mitochondrialen oxidativen Abwehr PGC-1β beteiligt. Knockdown von PGC-1β oder SOD2 (ein weiterer Regulator des oxidativen Abwehr) deutlich macht ALT + Tumorzellen, während halten Telomerase + Tumorzellen relativ intakt 21 bleiben. Eine Einschränkung dieser beiden Knock-in-Allele ist, dass sie sich nur leisten Reaktivierung Telomerase endogenen Spiegel, weil sie im nativen Locus des Telomerase-Gens sind. In den meisten Krebsarten geht Telomerase tatsächlich auf einem viel höheren Niveau überexprimiert. Um das Niveau der Telomerase zu verbessern, ist eine Modifikation können wir betrachten die mTERT-ER-Konstrukt mit einem stärkeren Promotor wie PGK (Phosphoglyceratkinase) -Promotor in Rosa26 Locus einzufügen. Abschließend die beiden neuartigen induzierbaren Maus Telomerase Allele bieten beispiellose genetic Werkzeuge, um die Funktionen der Telomerase in Alterung und Gewebshomöostase sowie die Tumorprogression insbesondere unter dem Hintergrund der zuvor erfassten Telomerdysfunktion induzierte genomische Instabilität studieren. Die mTERT-ER-Allel kann auch verwendet werden, um anti-Telomerase-Therapie durch die Kreuzung in andere tumor anfällig Maus-Modellen untersucht werden.

Telomerase ist ein für die Aufrechterhaltung der Telomere verantwortliche Enzym. Dies sind repetitive Sequenzen an den Enden der Chromosomen, die ihre Integrität zu schützen. Die Kernkomponenten von Telomerase-Holoenzym eine katalytische Untereinheit der Reversen Transkriptase (TERT) und eine RNA-Untereinheit (TERC), das als Vorlage dient zum Addieren des Telomerabschnitten 1,2. Während in der Regel in differenzierten Körperzellen unterdrückt, zeigt Telomerase robuste Aktivität und spielt eine wichtige Rolle bei der Keimzellen, Krebszellen und Stammzellen. mTERC und mTERT Knockout-Mäuse bieten große in vivo Modellsystemen, um die Funktionen der Telomerase in beiden Stammzellen und Krebs zu untersuchen. Die mTERC und mTERT Knockout-Mäusen (G1) brachte keine offensichtlichen Phänotypen aufgrund der langen Rücklage der Telomere bei Mäusen 3 zeigen. Allerdings seriell Kreuzung mTERC und mTERT Knockout-Mäusen zu spät Generation (G5-G6) führteprogressive Erosion der Telomere und schließlich provoziert schwere Degeneration der hoch proliferativen Gewebe 4. Späten Generation (G5-G6) mTERC - / - Mäuse sind unfruchtbar aufgrund der hohen Raten von Apoptose in Hoden und Keimzellverarmung. G5-G6 mTERC - / - Mäusen degenerative Phänotypen in hoch proliferativen Geweben wie Knochenmark, Darm und Haut weisen auch aufgrund der hohen Raten von Apoptose und defekte Selbsterneuerungsfähigkeit in Gewebe Stammzellen / Vorläuferzell Fächer 4. Hämatopoetischen Stammzellen im Knochenmark in der letzten Generation mTERC - / - Mäuse weisen Verlust der Teilungsfähigkeit, beeinträchtigt Selbsterneuerungsfähigkeit, verstärkte Apoptose und schließlich funktionale Erschöpfung 5,6. - / - Mäusen 7,8 Ebenso wurden schrittweise erhöht apoptotische Körper in Darmkrypten in jeder neuen Generation von G1-G6 mTERC beobachtet. Ter schädliche Wirkung von dysfunktionalen Telomeren scheint nicht zu einer hohen Fluktuation Gewebe, da sowohl die Proliferation von adulten neuralen Stammzellen in vitro und der Neurogenese in vivo wurden Ende Generation (G4-G5) stark beeinträchtigt begrenzt mTERC - / - Mäuse 9 . Die Rolle der Telomerase in Stammzellen wird durch die Ergebnisse in einem seltenen menschlichen Erbkrankheit Dyskeratosis congenita (DKC), die in gewisser Weise ähnelt vorzeitiger Alterung 10,11 unterstützt. DKC wird durch Mutationen im TERC, TERT, und Gene, die Dyskerin, einen Kern Telomerase-Untereinheit und andere Dyskerin assoziierte Proteine ​​codieren 12 verursacht. Im Durchschnitt Telomere in DKC Patienten sind kürzer als 99% der bei gleichaltrigen Kontrollen. Der Hauptmorbiditäts liegt an aplastischer Anämie, die durch mangelhafte Wartung von hämatopoetischen Stammzellen verursacht wird. Andere Aspekte der Krankheit, wie oralen Leukoplakie, Nageldystrophie, geistige retardatiauf, Hoden-Atrophie und Lungenkomplikationen alle schlagen Ende Generation von Telomerase-Knockout-Mäusen Funktionsstörungen von Gewebestammzellen und Vorläuferzellen 10, Erkenntnisse in enger Abstimmung mit diesen. DKC Patienten neigen zu myelodysplastischem Syndrom und haben eine erhöhte Prävalenz von malignen Neoplasmen Schleimhaut. So Mangel der Telomerase in menschlichen Patienten rekapituliert die Mängel der Stammzellfunktionen und Tumor Veranlagung, die Ende Generation Telomerase-Knockout-Mäusen beobachtet. Kurze Telomere und eine hohe Telomerase-Aktivität sind die Markenzeichen von Krebs. Als normal oder prämalignen Zellen teilen, die langsam oder gar nicht Telomerase-Aktivität führt zu eventuellen Erosion der Telomere und Aktivierung von zellulären Kontrollpunkten ähnlich denen von DNA-Doppelstrang-Brüche (DSBs) 13 ausgelöst. Wie klassische DSBen hat Telomerdysfunktion wurde gezeigt, dass p53 zu induzieren und zugehörige zelluläre Antworten, wie zum Beispiel Alterung und / oder apoptosis 14,15. Bei Mutations Inaktivierung von p53, sind Zellzyklus und das Überleben der Zellen in Zellen mit Telomer-Dysfunktion, die eine pro-karzinogene Mutator Mechanismus gekennzeichnet durch Translokationen und regionalen Amplifikationen und Deletionen 16,17 bietet verbesserte. Gleichzeitig weiterhin Telomerdysfunktion und zugehörige grassiert chromosomale Instabilität (auch in p53 Nullzellen) scheinen Voll malignen Progression derartiger Krebs beschränken. So spät Generation G4-G5 mTERC - / - Ink4a / Arf - / - Mäuse zeigten im Vergleich zu Ink4a / Arf-null-Mäusen durch Telomer-Abrieb erheblich reduziert Lymphoma-Inzidenz. In einer anderen Studie erweiterte adenomatöse Läsionen in G4 mTERT - / - APC min Mäusen wurden stark im Vergleich zu APC min Mäuse aufgrund erheblicher Wachstumsarrest und Apoptose 18,19 drückt. DieBeobachtung, dass Telomerdysfunktion induzierte genomische Instabilität hemmt Tumorprogression fordert den Spekulationen, dass die Aktivierung der Telomerase kann maligne Progression teilweise durch Niederschlagung genomische Instabilität auf ein Niveau mit Krebszelllebensfähigkeit und / oder Neutralisations p53-abhängige oder -unabhängige Checkpoint Mechanismen, zu ermöglichen. Um zu untersuchen, ob Telomerase Reaktivierung kann stoppen oder sogar umkehren Alterung von Stammzellen, und ob Telomerase Reaktivierung können die Tumorentstehung vor dem Hintergrund der genomische Instabilität fördern erzielten wir zwei induzierbaren Maus Telomerase-Allele. Die erste ist 4-Hydroxytamoxifen (4-OHT) -induzierbaren TERT-Estrogen Receptor (mTERT-ER) Fusion Knock-in-Allel. In Abwesenheit von 4-OHT, Mäuse, die homozygot für mTERT-ER (bezeichnet mTERT ER / ER) Telomerase-Aktivität defizient und aufrechtzuerhalten gleichen zytogenetischen und zellulären Phänotypen als herkömmliche mTERT oder mTERC Knockout-Modell. Nach 4-OHT Behandlung kann TERT-ER-Protein-Aktivität auf ein Niveau vergleichbar mit dem nativen Protein TERT 20, 21 wieder hergestellt werden. Die zweite Allel ist eine neuartige induzierbaren TERT Knock-in-Allel, das eine intro LoxP-Stopper-LoxP Kassette (LSL- mTERT); nach Cre-vermittelte Exzision LSL, mTERT unter endogene Expression Kontrollmechanismen 22 erneut zum Ausdruck gebracht.

<table><tbody><tr><td>Leica AM6000 Micromanipulation Kit</td><td>Leica</td><td>Per quote</td><td></td></tr><tr><td>Leica DMI6000 B inverted microscope</td><td>Leica</td><td>Per quote</td><td></td></tr><tr><td>Neomycin</td><td>Life technologies</td><td>21810031</td><td></td></tr><tr><td>isoflurane vaporizer</td><td>Veterinary Anesthesia Systems</td><td>911103</td><td></td></tr><tr><td>isoflurane</td><td>Henry Schein</td><td>1005796</td><td></td></tr><tr><td>ketamine-xylazine mixture</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>K113-10ML</td><td></td></tr><tr><td>4-OHT powder</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H7904-5MG</td><td></td></tr><tr><td>Tamoxfien</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T5648-1G</td><td></td></tr><tr><td>4-OHT pellet</td><td>Innovative Research of America</td><td>Custermized</td><td></td></tr><tr><td>Precision Trochar (10 Gauge)</td><td>Innovative Research of America</td><td>MP-182</td><td></td></tr><tr><td>wound clip applier</td><td>Fischer Scientific</td><td>01-804</td><td></td></tr><tr><td>clip</td><td>Fischer Scientific</td><td>01-804-5</td><td></td></tr><tr><td>Neural Tissue Dissociation Kit</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-092-628</td><td></td></tr><tr><td>HBSS</td><td>Life technologies</td><td>14025092</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Life technologies</td><td>10010023</td><td></td></tr><tr><td>xylene</td><td>Fischer Scientific</td><td>X3P-1GAL</td><td></td></tr><tr><td>methanol</td><td>Fischer Scientific</td><td>A-433S4</td><td></td></tr><tr><td>acetic acid</td><td>Fischer Scientific</td><td>A38-500</td><td></td></tr><tr><td>ethanol</td><td>Fischer Scientific</td><td>22-032-104</td><td></td></tr><tr><td>formamide</td><td>Fischer Scientific</td><td>F84-1</td><td></td></tr><tr><td>PNA telomere probe</td><td>Panagene</td><td>F1001-5</td><td></td></tr><tr><td>PNA centromere probe</td><td>Panagene</td><td>F3003-5</td><td></td></tr><tr><td>20X SSC</td><td>Fischer Scientific</td><td>BP1325-4</td><td></td></tr><tr><td>BSA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A2153-10G</td><td></td></tr><tr><td>tRNA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R5636-1ML</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Fischer Scientific</td><td>BP337-100</td><td></td></tr><tr><td>rubber cement</td><td>Walmart</td><td>Elmer&#039;s</td><td></td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542</td><td></td></tr></tbody></table>

utilizing murine inducible telomerase alleles in the studies of tissue degeneration/regeneration and cancer

Telomerdysfunktion bedingte Verlust der Genomintegrität und die damit verbundenen DNA-Schäden Signalisierung und Checkpoint Reaktionen sind gut etablierte Treiber, die Gewebedegeneration während der Alterung verursachen. Krebs, mit Inzidenzraten stark mit dem Alter zunimmt, wird durch kurze Telomerlängen und hohe Telomerase-Aktivität aus. Um die Rolle von Telomerdysfunktion und Telomerase-Reaktivierung in Alterung und Krebs zu untersuchen, zeigt das Protokoll, wie man zwei Mäuse induzierbaren Telomerase erzeugen Knock-in-Allele 4-Hydroxytamoxifen (4-OHT) -induzierbaren TERT-Estrogen Receptor (mTERT-ER) und Lox -Stopper-Lox TERT (LSL-mTERT). Das Protokoll beschreibt die Verfahren zur Telomerdysfunktion induzieren und zu reaktivieren Telomerase-Aktivität in mTERT-ER und LSL-mTERT Mäusen in vivo. Die repräsentativen Daten zeigen, dass die Reaktivierung der Telomerase-Aktivität kann die Gewebe degenerative Phänotypen von Telomerdysfunktion induzierte verbessern. In order, um die Auswirkungen der Telomerase Reaktivierung auf die Tumorentstehung zu bestimmen haben wir einen Prostatatumor-Modell G4 PB-Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L und Thymus-T-Zell-Lymphom-Modell G4 Atm - / - mTERT ER / ER . Die repräsentativen Daten zeigen, dass die Telomerase-Reaktivierung in der Kulisse der genomische Instabilität durch Telomerdysfunktion induzierte eine wesentlich bessere Tumorgenese. Das Protokoll beschreibt auch verwendet werden, um neurale Stammzellen (NSCs) aus mTERT-ER und LSL-mTERT Mäusen zu isolieren und zu reaktivieren Telomerase-Aktivität in NSCs in vitro Verfahren. Die repräsentativen Daten zeigen, dass die Reaktivierung der Telomerase kann die Selbsterneuerungsfähigkeit und Neurogenese in vitro zu verbessern. Schließlich beschreibt das Protokoll der Modalitäten für die Durchführung der Telomere FISH (Fluoreszenz in situ Hybridisierung) auf beiden Maus FFPE (Formalin fixiert und Paraffin Embedded) Hirngewebe und Metaphasechromosomen von kultivierten Zellen.

Die Strategien murine mTERT-ER zu erzeugen und LSL-mTERT-Knock-in-Allele wurden in 1A und 1B beschrieben. Insbesondere wird ein LoxP - Dreifach Stopper - Neo - LoxP Fragment wurde zwischen Exon 1 und 2 von mTERT Locus eingefügt, um LSL-mTERT Allel zu generieren. Um mTERT-ER-Allel zu erzeugen, wurde ERT2-LBD-Domäne im Leseraster mit dem mTERT-Gen in den N-Terminus des Exons 1 eingeführt Wir haben gezeigt, dass, wenn die Telomerase wurde transient in Telomerdysfunktion Mäusen durch Behandlung mit 4-OHT-Pellets für 4 reaktiviert Wochen konnten die degenerative Phänotyp in mehreren Organen, wie Gehirn (2A) und Hoden (2B) gelindert werden. Um die Auswirkungen der Telomerase Reaktivierung auf Zellen in vitro kultiviert bestimmen isolierten wir neurale Stammzellen (NSC) von Ende Generation G4 LSL-mTERT und G4 mTERT-ER Mäusen. Wir haben gezeigt, dass, wenn die Telomerase wurde in Telomer dysfunktionalen NSC reaktiviert wurde das Selbsterneuerungsfähigkeit des NSC stark erhöht (Figur 3A) und in vitro-Neurogenese wurde ebenfalls signifikant verbessert (Abbildung 3B). Um die Wirkung der Telomerase Reaktivierung auf die Tumorgenese im Rahmen Telomerdysfunktion bestimmen erwirtschafteten wir PB-Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L (Prostata-Tumor-Modell) und Geldautomaten - / - mTERT ER / ER (Thymus-T-Zell-Lymphom-Modell) späten Generation Kohorten. Wenn die Telomerase wurde durch Tamoxifen-Behandlung dieser Mäuse mit Injektion (Figur 4A) oder 4-OHT-Pellets für 8 Wochen (4B) reaktiviert wurde die Tumorgenese stark sowohl in Prostata-Tumormodell (4A) und Thymus-T-Zellen-Lymphom-Modell verbessert ( <strong&gt; 4B). Schließlich berichteten wir, die Protokolle zur Durchführung der Telomere FISH auf FFPE Maus Hirngewebe (Abbildung 5) und Metaphasechromosomen (Abbildung 5, Einschub). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52599/52599fig1.jpg" /> Abbildung 1: (A) mTERT-ER Knock-in-Strategie. TV, Targeting-Vektor; WT, Wildtyp-Allel; KI, Knock-in-Allel; LA, linken Arm; RA, den rechten Arm; E1, Exon 1; E2, Exon 2; neo, pgk Promotor getriebene Neomycin-Resistenzgen; ER, modifizierten Östrogenrezeptor (ERT2) Ligandenbindungsdomäne; DT, dyphteria Toxin-Gen. (B) LSL-mTERT Knock-in-Strategie. TV, Targeting-Vektor; WT, Wildtyp-Allel; KI, Knock-in-Allel; LA, linken Arm; RA, den rechten Arm; E1, Exon 1; E2, Exon 2; neo, pgk Promotor getriebene Neomycin-Resistenzgen; STOPPER, drei sich wiederholenden Transkriptionsstoppsequenzen; DT, dyphteria Toxin-Gen. <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/52599/52599fig2.jpg" /> Abbildung 2: Repräsentative Daten zur Telomerase Reaktivierung zeigen bessert degenerative Phänotypen von Organen Vertreter Bilder von Gehirnen (links). und Hoden (rechts) von G0 und G4 mTERT-ER-Mäusen mit Placebo oder 4-OHT für 4 Wochen behandelt. Maßstabsbalken zeigen 50 um. Re-Print mit Genehmigung von 20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52599/52599fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52599/52599fig3.jpg" /> Abb. 3: Repräsentative Daten zur Telomerase Reaktivierung zeigen, steigert Selbsterneuerung und Neurogenese von neuralen Stammzellen in vitro (A) Repräsentative Bilder von neuronalen Stammzellens von G4 LSL-mTERT isoliert (oberes Bild) und G4 mTERT-ER (unteres Bild) wächst in der Stammzellmedium mit Fahrzeug oder 4-OHT behandelt. (B) Repräsentative Bilder der in vitro-Neurogenese (TuJ1 +) von neuronalen Stammzellen aus G4 mTERT-ER in Differenzierungsmedium kultiviert isoliert (mit 1% FBS) mit Fahrzeug-oder 4-OHT behandelt. Maßstabsbalken zeigen 100 um. <img alt="4" src="/files/ftp_upload/52599/52599fig4.jpg" /> Abb. 4: Repräsentative Daten zur Telomerase Reaktivierung zeigen verbessert Tumorentstehung vor dem Hintergrund der genomische Instabilität (A) Repräsentative Bilder von Prostatatumoren von G0 PB-Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT seziert +/-, G4 PB Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT- / - Und G4 PB-Cre4 Pten L / L p53 L / L LSL-mTERT L / L mit Tamoxifen behandelt. Re-Print mit Genehmigung von 22. (B) Repräsentative Bilder der Thymus-T-Zell-Lymphome aus G0 Atm seziert - / - mTERT + / ER, G4 Atm - / - mTERT ER / ER mit Vehikel und G4 Atm - / - mTERT ER / ER mit 4- behandelt 8 Wochen OHT. Maßstabsbalken zeigen 1 cm. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/52599/52599fig5.jpg" /> Abbildung 5: Repräsentative Bilder der Telomer und Zentromer-FISH auf FFPE Maus Hirngewebe und Metaphase (kleines Bild). Rot bedeutet, DNA, grün zeigt Telomer-Färbung und Cyan zeigt centromere Färbung. Maßstabsbalken zeigen 1 mm.

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Utilizing Murine Inducible Telomerase Alleles in the Studies of Tissue Degeneration/Regeneration and Cancer

Telomere and telomerase play essential roles in ageing and tumorigenesis. The goal of this protocol is to show how to generate two murine inducible telomerase knock-in alleles and how to utilize them in the studies of tissue degeneration/regeneration and cancer.

Verwendung Murine induzierbare Telomerase Allele in den Studien von Tissue Degeneration / Regeneration und Krebs

Telomere dysfunction-induced loss of genome integrity and its associated DNA damage signaling and checkpoint responses are well-established drivers that ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

10.2K Aufrufe.  UT MD Anderson Cancer Center. Telomere and telomerase play essential roles in ageing and tumorigenesis. The goal of this protocol is to show how to generate two murine inducible telomerase knock-in alleles and how to utilize them in the studies of tissue degeneration/regeneration and cancer. 

Serie: Utilizing Murine Inducible Telomerase Alleles in the Studies of Tissue Degeneration/Regeneration and Cancer

Identification and Characterization of Metastatic Factors by Gene Transfer into the Novel RIP-Tag; RIP-tva Murine Model

Metastatic cancer accounts for 90% of deaths in patients with solid tumors. There is an urgent need to better understand the drivers of cancer metastasis and to identify novel therapeutic targets. To investigate molecular events that drive the progression from primary cancer to metastasis, we have developed a bitransgenic mouse model, RIP-Tag; RIP-tva. In this mouse model, the rat insulin promoter (RIP) drives the expression of the SV40 T antigen (Tag) and the receptor for subgroup A avian leukosis virus (tva) in pancreatic &#946; cells. The mice develop pancreatic neuroendocrine tumors with 100% penetrance through well-defined stages that are similar to human tumorigenesis, with stages including hyperplasia, angiogenesis, adenoma, and invasive carcinoma. Because RIP-Tag; RIP-tva mice do not develop metastatic disease, genetic alterations that promote metastasis can be identified easily. Somatic gene transfer into tva-expressing, proliferating pancreatic &#946; premalignant lesions is achieved through intracardiac injection of avian retroviruses harboring the desired genetic alteration. A titer of &#62;1 x 108 infectious units per ml is considered appropriate for in vivo infection. In addition, avian retroviruses can infect cell lines derived from tumors in RIP-Tag; RIP-tva mice with high efficiency. The cell lines can also be used to characterize the metastatic factors. Here we demonstrate how to utilize this mouse model and cell lines to assess the functions of candidate genes in tumor metastasis.

Identification and Characterization of Metastatic Factors by Gene Transfer into the Novel RIP-Tag; RIP-tva Murine Model

We present a protocol to demonstrate a novel somatic gene transfer system utilizing RIP-Tag; RIP-tva mouse model to study the function of genes in metastasis. The avian retroviruses are delivered intracardiacally to ensure gene transfer into pre-malignant, noninvasive lesions of pancreatic &#946; cells in adult mice.

Identifizierung und Charakterisierung von metastasierendem Faktoren durch Gentransfer in die neuartige RIP-Tag; RIP-tva Mausmodell

Metastatic cancer accounts for 90% of deaths in patients with solid tumors. There is an urgent need to better understand the drivers of cancer metastasis ...

Forschung

Krebsforschung

Generation of Cancer Cell Clones to Visualize Telomeric Repeat-containing RNA TERRA Expressed from a Single Telomere in Living Cells

Telomeres are transcribed, giving rise to telomeric repeat-containing long noncoding RNAs (TERRA), which have been proposed to play important roles in telomere biology, including heterochromatin formation and telomere length homeostasis. Recent findings revealed that TERRA molecules also interact with internal chromosomal regions to regulate gene expression in mouse embryonic stem (ES) cells. In line with this evidence, RNA fluorescence in situ hybridization (RNA-FISH) analyses have shown that only a subset of TERRA transcripts localize at chromosome ends. A better understanding of the dynamics of TERRA molecules will help define their function and mechanisms of action. Here, we describe a method to label and visualize single-telomere TERRA transcripts in cancer cells using the MS2-GFP system. To this aim, we present a protocol to generate stable clones, using the AGS human stomach cancer cell line, containing MS2 sequences integrated at a single subtelomere. Transcription of TERRA from the MS2-tagged telomere results in the expression of MS2-tagged TERRA molecules that are visualized by live-cell fluorescence microscopy upon co-expression of a MS2 RNA-binding protein fused to GFP (MS2-GFP). This approach enables researchers to study the dynamics of single-telomere TERRA molecules in cancer cells, and it can be applied to other cell lines.

Here, we present a protocol to generate cancer cell clones containing a MS2 sequence tag at a single subtelomere. This approach, relying on the MS2-GFP system, enables visualization of the endogenous transcripts of telomeric repeat-containing RNA (TERRA) expressed from a single telomere in living cells.

Generation von Krebs Zellklonen Telomeric Repeat-haltigen RNA TERRA von einem einzigen Telomere in lebenden Zellen ausgedrückt zu visualisieren

Telomeres are transcribed, giving rise to telomeric repeat-containing long noncoding RNAs (TERRA), which have been proposed to play important roles in ...

Genetik

DNA Vector-based RNA Interference to Study Gene Function in Cancer

RNA interference (RNAi) inhibits gene expression by specifically degrading target mRNAs. Since the discovery of double-stranded small interference RNA (siRNA) in gene silencing1, RNAi has become a powerful research tool in gene function studies. Compared to genetic deletion, RNAi-mediated gene silencing possesses many advantages, such as the ease with which it is carried out and its suitability to most cell lines. Multiple studies have demonstrated the applications of RNAi technology in cancer research. In particular, the development of the DNA vector-based technology to produce small hairpin RNA (shRNA) driven by the U6 or H1 promoter has made long term and inducible gene silencing possible2,3. Its use in combination with genetically engineered viral vectors, such as lentivirus, facilitates high efficiencies of shRNA delivery and/or integration into genomic DNA for stable shRNA expression. 
We describe a detailed procedure using the DNA vector-based RNAi technology to determine gene function, including construction of lentiviral vectors expressing shRNA, lentivirus production and cell infection, and functional studies using a mouse xenograft model. 
Various strategies have been reported in generating shRNA constructs. The protocol described here employing PCR amplification and a 3-fragment ligation can be used to directly and efficiently generate shRNA-containing lentiviral constructs without leaving any extra nucleotide adjacent to a shRNA coding sequence. Since the shRNA-expression cassettes created by this strategy can be cut out by restriction enzymes, they can be easily moved to other vectors with different fluorescent or antibiotic markers. Most commercial transfection reagents can be used in lentivirus production. However, in this report, we provide an economic method using calcium phosphate precipitation that can achieve over 90% transfection efficiency in 293T cells. Compared to constitutive shRNA expression vectors, an inducible shRNA system is particularly suitable to knocking down a gene essential to cell proliferation. We demonstrate the gene silencing of Yin Yang 1 (YY1), a potential oncogene in breast cancer4,5, by a Tet-On inducible shRNA system and its effects on tumor formation. Research using lentivirus requires review and approval of a biosafety protocol by the Biosafety Committee of a researcher's institution. Research using animal models requires review and approval of an animal protocol by the Animal Care and Use Committee (ACUC) of a researcher's institution.

RNA interference (RNAi) possesses many advantages over gene knockout and has been broadly used as a tool in gene functional studies. The invention of DNA vector-based RNAi technology has made long term and inducible gene knockdown possible, and also increased the feasibility of gene silencing in vivo.

DNA-Vektor-basierte RNA-Interferenz, um Genfunktionen in Cancer Study

RNA interference (RNAi) inhibits gene expression by specifically degrading target mRNAs. Since the discovery of double-stranded small interference RNA ...

Medizin

Spatial and Temporal Control of Murine Melanoma Initiation from Mutant Melanocyte Stem Cells

Cutaneous melanoma is well known as the most aggressive skin cancer. Although the risk factors and major genetic alterations continue to be documented with increasing depth, the incidence rate of cutaneous melanoma has shown a rapid and continuous increase during recent decades. In order to find effective preventative methods, it is important to understand the early steps of melanoma initiation in the skin. Previous data has demonstrated that follicular melanocyte stem cells (MCSCs) in the adult skin tissues can act as melanoma cells of origin when expressing oncogenic mutations and genetic alterations. Tumorigenesis arising from melanoma-prone MCSCs can be induced when MCSCs transition from a quiescent to active state. This transition in melanoma-prone MCSCs can be promoted by the modulation of either hair follicle stem cells&#39; activity state or through extrinsic environmental factors such as ultraviolet-B (UV-B). These factors can be artificially manipulated in the laboratory by chemical depilation, which causes transition of hair follicle stem cells and MCSCs from a quiescent to active state, and by UV-B exposure using a benchtop light. These methods provide successful spatial and temporal control of cutaneous melanoma initiation in the murine dorsal skin. Therefore, these in vivo model systems will be valuable to define the early steps of cutaneous melanoma initiation and could be used to test potential methods for tumor prevention.

The following procedure describes a method for spatial and temporal control of melanocytic tumor initiation in murine dorsal skin, using a genetically engineered mouse model. This protocol describes macroscopic as well as microscopic cutaneous melanoma initiation.

Räumliche und zeitweilige Kontrolle der Murine Melanom-Initiation aus Mutant Melanocyte Stammzellen

Cutaneous melanoma is well known as the most aggressive skin cancer. Although the risk factors and major genetic alterations continue to be documented ...

A Murine Cell Line Based Model of Chronic CDK9 Inhibition to Study Widespread Non-Genetic Transcriptional Elongation Defects (TEdeff) in Cancers

We have previously reported that a subset of cancers is defined by global transcriptional deregulations with widespread deficiencies in mRNA transcription elongation (TE)&#8212;we call such cancers as TEdeff. Notably, TEdeff cancers are characterized by spurious transcription and faulty mRNA processing in a large set of genes, such as interferon/JAK/STAT and TNF/NF-&#954;B pathways, leading to their suppression. The TEdeff subtype of tumors in renal cell carcinoma and metastatic melanoma patients significantly correlate with poor response and outcome in immunotherapy. Given the importance of investigating TEdeff cancers&#8212;as it portends a significant roadblock against immunotherapy&#8212;the goal of this protocol is to establish an in vitro TEdeff mouse model to study these widespread, non-genetic transcriptional abnormalities in cancers and gain new insights, novel uses for existing drugs, or find new strategies against such cancers. We detail the use of chronic flavopiridol mediated CDK9 inhibition to abrogate phosphorylation of serine 2 residue on the C-terminal repeat domain (CTD) of RNA polymerase II (RNA Pol II), suppressing the release of RNA Pol II into productive transcription elongation. Given that TEdeff cancers are not classified under any specific somatic mutation, a pharmacological model is advantageous, and best mimics the widespread transcriptional and epigenetic defects observed in them. The use of an optimized sublethal dose of flavopiridol is the only efficacious strategy in creating a generalizable model of non-genetic widespread disruption in transcription elongation and mRNA processing defects, closely mimicking the clinically observed TEdeff characteristics. Therefore, this model of TEdeff can be leveraged to dissect, cell-autonomous factors enabling them in resisting immune-mediated cell attack.

A Murine Cell Line Based Model of Chronic CDK9 Inhibition to Study Widespread Non-Genetic Transcriptional Elongation Defects TEdeff in Cancers

The protocol details an in vitro murine carcinoma model of non-genetic defective transcription elongation. Here, chronic inhibition of CDK9 is used to repress productive elongation of RNA Pol II along pro-inflammatory response genes to mimic and study the clinically observed TEdeff phenomenon, present in about 20% of all cancer types.

A Murine Cell Line Based Model of Chronic CDK9 Inhibition to Study Widespread Non-Genetic Transcriptional Elongation Defects (TEdefinitely) in Cancers

We have previously reported that a subset of cancers is defined by global transcriptional deregulations with widespread deficiencies in mRNA transcription ...

Time-lapse Imaging of Primary Preneoplastic Mammary Epithelial Cells Derived from Genetically Engineered Mouse Models of Breast Cancer

Time-lapse imaging can be used to compare behavior of cultured primary preneoplastic mammary epithelial cells derived from different genetically engineered mouse models of breast cancer. For example, time between cell divisions (cell lifetimes), apoptotic cell numbers, evolution of morphological changes, and mechanism of colony formation can be quantified and compared in cells carrying specific genetic lesions. Primary mammary epithelial cell cultures are generated from mammary glands without palpable tumor. Glands are carefully resected with clear separation from adjacent muscle, lymph nodes are removed, and single-cell suspensions of enriched mammary epithelial cells are generated by mincing mammary tissue followed by enzymatic dissociation and filtration. Single-cell suspensions are plated and placed directly under a microscope within an incubator chamber for live-cell imaging. Sixteen 650 &mu;m x 700 &mu;m fields in a 4x4 configuration from each well of a 6-well plate are imaged every 15 min for 5 days. Time-lapse images are examined directly to measure cellular behaviors that can include mechanism and frequency of cell colony formation within the first 24 hr of plating the cells (aggregation versus cell proliferation), incidence of apoptosis, and phasing of morphological changes. Single-cell tracking is used to generate cell fate maps for measurement of individual cell lifetimes and investigation of cell division patterns. Quantitative data are statistically analyzed to assess for significant differences in behavior correlated with specific genetic lesions.

Time-lapse imaging is used to assess behavior of primary preneoplastic mammary epithelial cells derived from genetically engineered mouse models of breast cancer risk to determine if there are correlations between specific behavioral parameters and distinct genetic lesions.

Zeitraffer-Imaging of Primary Präkanzeröse Brustepithelzellen aus gentechnisch veränderten Mausmodellen der Breast Cancer Abgeleitet

Time-lapse  imaging can be used to compare behavior of cultured primary preneoplastic  mammary epithelial cells derived from different genetically ...

Spontaneous Murine Model of Anaplastic Thyroid Cancer

Anaplastic thyroid cancer (ATC) is a rare but lethal malignancy with a dismal prognosis. There is an urgent need for more in-depth research on the carcinogenesis and development of ATC, as well as therapeutic methods, since standard treatments are essentially depleted in ATC patients. However, low prevalence has hampered thorough clinical studies and the collection of tissue samples, so little progress has been achieved in creating effective treatments. We used genetic engineering to create a conditionally inducible ATC murine model (mATC) in a C57BL/6 background. The ATC murine model was genotyped by TPO-cre/ERT2; BrafCA/wt; Trp53ex2-10/ex2-10 and induced by intraperitoneal injection with tamoxifen. With the murine model, we investigated the tumor dynamics (tumor size ranged from 12.4 mm2 to 32.5 mm2 after 4 months of induction), survival (the median survival period was 130 days), and metastasis (lung metastases occurred in 91.6% of mice) curves and pathological features (characterized by Cd8, Foxp3, F4/80, Cd206, Ki67, and Caspase-3 immunohistochemical staining). The results indicated that spontaneous mATC possesses highly similar tumor dynamics and immunological microenvironment to human ATC tumors. In conclusion, with high similarity in pathophysiological features and unified genotypes, the mATC model resolved the shortage of clinical ATC tissue and sample heterogeneity to some extent. Therefore, it would facilitate the mechanism and translational studies of ATC and provide an approach to investigate the treatment potential of small molecular drugs and immunotherapy agents for ATC.

Here, we present a standard pipeline to obtain murine ATC tumors by spontaneous genetically engineered mouse models. Further, we present tumor dynamics and pathological information about the primary and metastasized lesions. This model will help researchers to understand tumorigenesis and facilitate drug discoveries.

Spontanes Mausmodell des anaplastischen Schilddrüsenkarzinoms

Anaplastic thyroid cancer (ATC) is a rare but lethal malignancy with a dismal prognosis. There is an urgent need for more in-depth research on the ...

Studying the Role of Alveolar Macrophages in Breast Cancer Metastasis

This paper describes the application of the syngeneic model of breast cancer (4T1) to the studies on a role of pulmonary alveolar macrophages in cancer metastasis. The 4T1 cells expressing GFP in combination with imaging and confocal microscopy are used to monitor tumor growth, track metastasizing tumor cells, and quantify the metastatic burden. These approaches are supplemented by digital histopathology that allows the automated and unbiased quantification of metastases. In this method the routinely prepared histological lung sections, which are stained with hematoxylin and eosin, are scanned and converted to the digital slides that are then analyzed by the self-trained pattern recognition software. In addition, we describe the flow cytometry approaches with the use of multiple cell surface markers to identify alveolar macrophages in the lungs. To determine impact of alveolar macrophages on metastases and antitumor immunity these cells are depleted with the clodronate-containing liposomes administrated intranasally to tumor-bearing mice. This approach leads to the specific and efficient depletion of this cell population as confirmed by flow cytometry. Tumor volumes and lung metastases are evaluated in mice depleted of alveolar macrophages, to determine the role of these cells in the metastatic progression of breast cancer.

Here we describe the model and approach to study functions of pulmonary alveolar macrophages in cancer metastasis. To demonstrate the role of these cells in metastasis, the syngeneic (4T1) model of breast cancer in conjunction with the depletion of alveolar macrophage with clodronate liposomes was used.

Untersuchung der Rolle von Alveolarmakrophagen in Metastasierung von Brustkrebs

This paper describes the application of the syngeneic model of breast cancer (4T1) to the studies on a role of pulmonary alveolar macrophages in cancer ...

Dual Bioluminescence Imaging of Tumor Progression and Angiogenesis

Angiogenesis, as a crucial process of tumor progression, has become a research hotspot and target of anti-tumor therapy. However, there is no reliable model for tracing tumor progression and angiogenesis simultaneously in a visual and sensitive manner. Bioluminescence imaging displays its unique superiority in living imaging due to its advantages of high sensitivity, strong specificity, and accurate measurement. Presented here is a protocol to establish a tumor-bearing mouse model by injecting a Renilla luciferase-labeled murine breast cancer cell line 4T1 into the transgenic mouse with angiogenesis-induced Firefly luciferase expression. This mouse model provides a valuable tool to simultaneously monitor tumor progression and angiogenesis in real-time by dual bioluminescence imaging in a single mouse. This model may be widely applied in anti-tumor drug screening and oncology research.

This protocol describes the establishment of a tumor-bearing mouse model to monitor tumor progression and angiogenesis in real-time by dual bioluminescence imaging.

Dual Biolumineszenz-Bildgebung der Tumorprogression und Angiogenese

Angiogenesis, as a crucial process of tumor progression, has become a research hotspot and target of anti-tumor therapy. However, there is no reliable ...

Lineage Tracing of Inducible Fluorescently-Labeled Stem Cells in the Adult Mouse Brain

A telomerase reverse transcriptase (Tert) lineage-tracing mouse line was developed to investigate the behavior and fate of adult tissue stem cells, by crossing the &#39;Tet-On&#39; system oTet-Cre mouse with a novel reverse tetracycline transactivator (rtTA) transgene linked to the Tert promoter, which we have demonstrated marks a novel population of adult brain stem cells. Here, administration of the tetracycline derivative doxycycline to mTert-rtTA::oTet-Cre mice will indelibly mark a population of cells that express a 4.4 kb fragment of the promoter region of the gene Tert. When combined the Rosa-mTmG reporter, mTert-rtTA::oTet-Cre::Rosa-mTmG mice will express membrane tdTomato (mTomato) until doxycycline treatment induces the replacement of mTomato expression with membrane EGFP (mGFP) in cells that also express Tert. Therefore, when these triple-transgenic lineage tracing mice receive doxycycline (the &#34;pulse&#34; period during which TERT expressing cells are marked), these cells will become indelibly marked mGFP+ cells, which can be tracked for any desirable amount of time after doxycycline removal (the &#34;chase&#34; period), even if Tert expression is subsequently lost. Brains are then perfusion-fixed and processed for immunofluorescence and other downstream applications in order to interpret changes to stem cell activation, proliferation, lineage commitment, migration to various brain niches, and differentiation to mature cell types. Using this system, any rtTA mouse can be mated to oTet-Cre and a Rosa reporter to conduct doxycycline-inducible &#34;pulse-chase&#34; lineage&#160;tracing experiments using markers of stem cells.

The ability to permanently mark stem cells and their progeny with a fluorophore using an inducible transgenic lineage tracing mouse line allows for spatial and temporal analysis of activation, proliferation, migration, and/or differentiation in vivo. Lineage tracing can reveal novel information about lineage commitment, response to intervention(s), and multipotency.

Abstammungsverfolgung von induzierbaren fluoreszenzmarkierten Stammzellen im erwachsenen Mäusegehirn

A telomerase reverse transcriptase (Tert) lineage-tracing mouse line was developed to investigate the behavior and fate of adult tissue stem cells, by ...