We thank Dr. Roger Erickson for his support and assistance with the preparation of the manuscript. This work was supported by the National Cancer Institute at the National Institutes of Health through grant numbers RO1CA160079, RO1CA138642, UO1CA184966 and VA funded program project number 1P1 BX001604.

Protokolle für alle Verfahren mit Tieren müssen überprüft und von einem Institutional Animal Care und Use Committee (IACUC) genehmigt werden. Folgen Sie offiziell genehmigten Verfahren für die Pflege und Verwendung von Labortieren. Intra-Prostata-Injektion erfordert offene Bauchchirurgie und Tiere sollten in einer keimfreien Umgebung mit einem bestimmten Operationssaal, wo die richtige chirurgische aseptischer Techniken während des gesamten Verfahrens verwendet werden, gehalten werden. 1. Herstellung von Zellen für die Implantierung Hinweis: Basierend auf der Forschung Notwendigkeit, jede Prostatakrebs-Zelllinie verwendet werden kann. Zellinien kultiviert werden gemäß den Anweisungen des Lieferanten. <ol><li> Für die PC3M-Luc-C6-Zelllinie, die das Glühwürmchen-Luciferase-Gen stabil exprimiert, Kulturzellen in Minimum Essential Medium (MEM), ergänzt mit 10% fötalem Rinderserum (FBS), 1x Nicht-essentielle Aminosäuren, 1x Phleomycin D1 und 1 mM Natriumpyruvat . Pflegen Sie Zellen in einem Inkubator with einer befeuchteten Atmosphäre von 95% Luft und 5% CO 2 bei 37 ° C. PC3M-Luc-C6-Zellen wurden von UCSF Core Facility beschafft. </li><li> Ernten Sie die Zellen durch Trypsinierung. Waschen Kulturplatten einmal mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS). 2 ml 0,05% Trypsin zu einer 10 cm Schüssel und Inkubation für 3-5 min in einem Inkubator mit einer angefeuchteten Atmosphäre von 95% Luft und 5% CO 2 bei 37 ° C bis Zellen abgelöst werden. <ol><li> Um zu vermeiden, Verklumpung, nicht agitieren Zellen nicht durch Schlagen oder das Gericht Schütteln während des Wartens auf Zellen zu lösen. Sammeln Sie die Zellen in 5 ml komplettem Medium und Spin-Down für 5 Minuten bei 200 x g. Waschen des Zellpellets mit PBS Trypsin zu entfernen. </li></ol></li><li> Auflisten von lebenden Zellen durch Trypanblau-Ausschluss-Assay. Mischen 10 ul der Zellsuspension in PBS mit 10 &amp; mgr; l von 0,4% (wt / v) Trypanblau-Lösung. Legen Sie die Mischung in einem Hämozytometer oder Zählkammer Dia- und zählen Zellen unmittelbar unter dem Mikroskop oder lesen Sie die Kammer Folie in einer Zelle counter. <ol><li> Vorbereitung einer Zellsuspension , die 2,5 x 10 5 Zellen in 10 ul Medium. Mischen Sie die Zellsuspension mit 10 ul Basalmembran-ähnlichen extrazellulären Matrix-Extrakt und legen Sie die Zellen auf Eis. Hinzufügen, Luciferin zu der Zellsuspension (1: 200 &amp; mgr; l; stock 30 mg / ml Konzentration), bevor sie in Mäuse injiziert wird. HINWEIS: Diese ermöglicht die sofortige Bio-Imaging von Tieren, die Konsistenz von Zellinjektionen unter verschiedenen Versuchsgruppen zu überprüfen. Injizieren Zellen so schnell wie möglich, vorzugsweise innerhalb von 30 min nach der Trypsinierung da die Lebensfähigkeit der Zellen schnell nach der Ablösung abnimmt. </li></ol></li></ol> 2. Vorbereitung des OP-Bereich <ol><li> Führen Operation in einem aufgeräumten, desinfiziert Bereich, der Asepsis fördert. </li><li> Desinfizieren Sie den Zähler / Labortisch mit Bleichlösung vor der Operation. HINWEIS: Die Verwendung von Alkohol ist entmutigt durch lange Kontaktzeit wirksam wird (15 min). </li><li> Verwenden sterilen Tüchern,reinigen resorbierbaren Pads oder Handtücher, und ersetzen Sie diese Materialien nach jeder chirurgischen Sitzung. Sterilisieren alle Instrumente vor dem Gebrauch. Bevorzugte Verfahren sind ein Dampfautoklav, Glasperlen Sterilisator, Ethylenoxidgas oder Wasserstoffperoxid Dampfsterilisation. </li><li> Verwenden Sie ein aseptisch gereinigt Binokular das chirurgische Verfahren oder erfahrenen Forschern durchführen kann es ohne Mikroskop durchführen. </li></ol> 3. Die Implantation von Tumorzellen <ol><li> Verwenden Sie männlich 6-8 Wochen alt immunsupprimierten Balb / c oder NOD / SCID-Mäusen. HINWEIS: haben langsamere Kinetik des Tumorwachstums und der Metastasierung Schwieriger ist es bei kleineren Tieren und größere Tiere dazu neigen, zu betreiben. </li><li> Injizieren Vorchirurgischer Schmerzmittel gemäß den Anweisungen des Tieranlage. Beispielsweise intra-peritoneal Buprenorphin in einer Dosis von 0,1 mg / kg Körpergewicht eingesetzt werden. </li><li> Anesthetize Tiere, indem sie in einer Isofluran Kammer mit 1-3% Isofluran in Sauerstoff und wa platzierenes bis die Tiere vollständig betäubt. Stellen Sie sicher, dass es an dieser Stelle keine Zehe Reflex des Muskeltonus ist. Verwenden Sie geeignete veterinärAugenSalbe Schmiermittel Blindheit aufgrund xerophthalmia während der Narkose zu verhindern. HINWEIS: Anesthetize die Tiere durch das bevorzugte Verfahren zum Beispiel für den Prüfer, für Pentobarbital - Natrium, 0,05 mg pro Gramm Körpergewicht verabreicht intraperitoneale oder Ketamin / Xylazin - Lösung (Konzentration: 17,16 mg / ml) in einer Dosis von 65 mg / kg Körpergewicht subkutan verwendet wird. Isofluran Inhalation ist ein bevorzugtes Verfahren zur Anästhesierung. Die Augensalbe sanft ohne Reiben an der Hornhaut angewendet werden soll. </li><li> Zu entfernen, das Tier aus der Kammer Isofluran und in einen Nasenkonus Vorrichtung mit kontinuierlichen Fluss von 1-2% Isofluran in Sauerstoff, um sicherzustellen, dass das Tier unter Vollnarkose ist, bevor fortgefahren wird. <ol><li> Entfernen Sie Haare von Mäusen durch Rasieren oder verwenden Sie eine Haarentfernungscreme vor Beginn des Verfahrens. HINWEIS: Es wäre vorzuziehen, die Maus auf einem sterilen Heizkissen während der Operation zu setzen. </li></ol></li><li> Bewegen Sie die Maus in Rückenlage. Reinigen der Unterleib mit 10% w / w Povidon-Jod-Lösung durch 70% Ethanol gefolgt Tupfern. </li><li> Mit einem Paar feinen Pinzette, heben einen Bereich der Haut, 2 mm über der Präputialdrüse, ca. 1-2 cm über der Penishülle, und etwa 2-3 cm unter dem Boden des Brustkorbs. </li><li> Machen Sie einen Mittelschnitt 1 cm in der Länge, zuerst durch die Haut mit einem Skalpell und dann durch die Muskelschicht mit einer Schere (Abbildung 1). </li><li> Suchen Sie die Blase in der Körperhöhle. Es ist ein gelb-hellbraun kugelförmige Organ, befindet sich direkt unter dem Einschnitt (Abbildung 1). </li><li> Mit einem Paar feinen Pinzette greifen die Blase und nach oben heben dann nach unten aus der Körperhöhle in Richtung der Penishülle. Dadurch werden die beiden Samenbläschen freizulegen, die ein Paar weiße sackartige Organe und deutlich verschieden sind. </li><li> Mit einemWattestäbchen in jeder Hand, externalisieren die Samenbläschen, eins nach dem anderen, und ziehen Sie sie aus der Körperhöhle und legen sie auf der äußeren Oberfläche des Bauches mit der Blase in der Mitte (Abbildung 2) nach unten zeigen . </li><li> Mit den Wattestäbchen, kippen sanft die Samenbläschen an dem Punkt der Einfügung in der Nähe des Blasenhalses zurück, in Richtung der Penishülle, so dass die beiden dorsalen Prostatalappen deutlich sichtbar sind. Verwenden Sie nassen Wattestäbchen zu Gewebeschäden (Abbildung 3) zu vermeiden. </li><li> Agitieren die Zellsuspension mit einer Mikropipette, bevor sie in die Spritze geladen wird. </li><li> Während die Samenbläschen in Position mit einem Wattestäbchen platzieren, legen Sie die Spritzennadel in die dorsale Prostatalappen unter dem Mikroskop (Abbildung 4). Langsam 20 ul Zellsuspension injizieren, bis eine Blasenbildung identifiziert. Ein prall Bulla zeigt an, dass die Injektion korrekt ist. </li><li> Während das Zurückziehen der Nadel, drücken Sie leicht auf die Injektionsstelle mitein Wattestäbchen und Halt für einige Sekunden ein Auslaufen zu verhindern. </li><li> Heben Sie vorsichtig die Samenbläschen mit Wattestäbchen und legen Sie sie zurück in die Körperhöhle eines nach dem anderen durch die Blase folgte. Vermeiden Sie &#39;wirbeln&#39; die inneren Organe während der Durchführung dieses Verfahrens. </li><li> die Organe wieder in die Körperhöhle, vernähen der Muskelschicht zunächst in einem unterbrochenen Muster mit absorbierbaren 4-0 Chrom Catgutnähte gefolgt von der Hautverschluss mit nicht absorbierbaren 4-0 Nylon chirurgisches Naht nach der Platzierung. Die Haut kann auch zusammen und schloss mit chirurgischen Klammern gezogen werden, um den Einschnitt vollständig zu schließen. HINWEIS: Die Mäuse haben eine Gewohnheit von Kratzen und Beißen an ihre Wunde, die Wiedereröffnung der Wunde führen kann, also von Gewebekleber verwenden, ist auch mit Nähten empfohlen zusammen. Bild Tiere sofort, um sicherzustellen, dass es gleich Biolumineszenz-Intensität unter allen Versuchsgruppen. </li><li> Bringen Sie die Tiere Käfige zu reinigen und halten sie unter einer Wärmelampe oder Wärmeing-Pad. Überwachen Sie die Tiere ständig, bis sie vollständig aus der Narkose erholen und Brustlage halten. </li></ol> 4. Überwachung von Tieren <ol><li> Überwachen Sie die Tiere regelmäßig bis zum Ende des Experiments, nach institutionellen Protokolle. Wenn chirurgische Metallklammern verwenden, nach ein bis zwei Wochen zu entfernen. Dauer des Experiments hängt von der spezifischen Forschungsbedarf. Hinweis: Dieses Experiment 21 Tage lang durchgeführt wurde, die erfolgreiche Etablierung der implantierten Krebszellen in der Prostata Maus zu untersuchen. </li><li> Verwalten Schmerzmittel auf Basis der Anweisungen des Tieranlage. Beispielsweise intra-peritoneal Buprenorphin in einer Dosis von 0,1 mg / kg Körpergewicht kann mit einer zweiten Dosis nach 6 h und zusätzliche Dosen alle 8-12 Stunden nach Bedarf zum Zeitpunkt des Verfahrens verwendet werden. </li><li> Überwachen Tiergewicht, Nahrungsaufnahme, Hautfarbe und Textur, Aktivität und die Häufigkeit des Wasserlassens und Defäkation. Euthanize Tiere immediately wenn es einen signifikanten Verlust an Körpergewicht von mehr als 15%. <ol><li> Für Euthanasie, liefern CO 2 aus einem unter Druck stehenden Behälter in einem nicht überfüllten Käfig mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 bis 30% der Kammer oder des Käfigs Volumen / Minute zu verschieben, so dass CO 2 in die Kammer langsam zu betreten , so dass Bewusstlosigkeit und vollständige narcotization auftreten vor dem Tod. </li><li> Pflegen CO 2 Fluss für mindestens eine Minute nach dem Atemstillstand wird und die Tiere in der Kammer für eine ausreichende Zeit , so dass der Tod eine physikalische Methode zur Durchführung vor auftritt. </li><li> Führen Sie Enthauptung, Genickbruch oder eine andere IACUC genehmigt physikalische Verfahren nach den Tieren chemisch euthanizing. HINWEIS: Deutlich reduzierte Körpergewicht zeigt oft eine lethargisch Zustand. Tumor tragende Tiere sollten mit Ausnahme der Anwesenheit von Tumoren, bis zum Ende des Experiments in guter Gesundheit zu sein. Euthanasie sollte mit den AVMA Leitlinien für Euthanasie konsistent sein und müssen listed im IACUC Protokoll genehmigt. </li></ol></li></ol> 5. Nicht-invasive Bio-Imaging von Tieren <ol><li> Überwachen Sie die Tiere wöchentlich eine nicht-invasive Bildgebungstechnik Besiedlung von Krebszellen zu verfolgen, Tumorwachstum und jede Fernmetastasen. HINWEIS: Imaging Modalitäten wie GFP-imaging, Luciferase Bildgebung, Röntgenstrahlen oder 3D - Mikrocomputertomographie (uCT) usw. auf der Basis der spezifischen Forschungsbedarf 12-15 verwendet werden. </li></ol>

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Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Dieses Manuskript beschreibt ein detailliertes Verfahren für eine menschliche orthotoper Prostatakrebs-Xenotransplantat-Mausmodell zu etablieren. Dieses Modell wurde durch direkte Implantation der humanen Prostatakrebs-Zelllinie in den dorsalen Prostatalappen immunsupprimierten Mäusen PC3M-Luc-C6 gegründet. Tumoren durften über den Verlauf des Experiments zu entwickeln. Das Tumorwachstum wurde während des Versuchs wöchentlich durch eine nicht-invasive Biolumineszenz-Bildgebungssystem überwacht. <p class="jove...

Prostatakrebs ist die zweithäufigste Todesursache bei Krebserkrankungen (9%) bei den Männern in den Vereinigten Staaten, neben Krebs der Lunge und Bronchien (28%) 1. Nach jüngsten Daten, es wird geschätzt , dass 220, 800 neu Prostatakrebs diagnostizierten Fälle und 27 540 Todesfälle im Jahr 2015 1. Das fünfjährige Überlebensrate von Prostatakrebs im Frühstadium auftreten wird , ist&gt; 99% , während die von fortgeschrittenen metastasierten Erkrankung ist nur 28% 1. Eine große Herausforderung für die Behandlung von fortgeschrittenen metastasierten Erkrankung ist der Mangel an Verständnis der molekularen Mechanismen, die die Neigung dieser Krankheit zugrunde liegen auf andere Organe metastasieren, vor allem auf den Knochen, die eine häufige Website für Prostatakrebs ist. Daher gibt es eine klare Notwendigkeit , die molekulare Make - up dieser Prostatatumoren zu untersuchen , um wirksame therapeutische Behandlungen gegen Progression zu fortgeschrittenen metastasierten Erkrankung 2,3 zu entwickeln. Prostata-Tumoren zeigen high biologische Heterogenität ohne einen gut definierten Weg zur Progression. Metastasen treten häufig ohne vorherige Angabe des Tumorinvasivität 4. Diese klinische Heterogenität wird auf die molekulare Vielfalt von Prostatakrebs zurückzuführen. die molekulare Make-up dieser tödlichen Tumoren zu verstehen ist der Schlüssel zu entwerfen bessere diagnostische und therapeutische Strategien für diese Krankheit. Folglich wird der Prostatakrebsforschung derzeit auf dem Verstehen und zur Verhinderung der Metastasierung. Präklinische in vivo Mausmodellen bieten eine Vielzahl von Optionen , um die molekularen Mechanismen der Progression von Prostatakrebs zu fortgeschrittenen metastasierten Erkrankung zu verstehen. Darüber hinaus sind diese Modelle wichtig für die präklinische Auswertungen neuer therapeutischer Strategien gegen diese Krankheit. Die am häufigsten verwendeten Tiermodelle umfassen transgene Mausmodelle, Schwanzvenen-Injektion, intra-Herz-Implantation und die menschliche orthotoper Mausmodellen. Transgene Studien Zeit consuming und Korrelation der Entwicklung von Prostatakrebs bei Mäusen mit dem des Menschen haben 11 Variabilität gezeigt. Bei spontanen metastatischen Maus - Modellen werden die Zellen direkt in den Kreislauf injiziert und obwohl sie eine schnelle Durchlaufzeit haben, können sie nicht den Primärtumor oder die ersten Schritte in der metastatischen Kaskade 5 zu studieren verwendet werden. Orthotopische Xenotransplantatmodellen haben die Einschränkung Knochen Metastasen zu entwickeln, die gemeinsame Website von Prostatakrebs Metastasen. Nichtsdestoweniger ist der menschliche orthotope Prostatakrebs - Xenotransplantat - Mausmodell gut charakterisiert und häufig die molekularen Ereignisse des Primärtumorentwicklung, Übersprechen zwischen Tumor und Organ - Mikroumgebung, initiale Phase der Metastasierung und die Verwendung von experimentellen Arzneimitteln für die therapeutische Intervention 6 bis Studie verwendet , 7,8-11.

<table><tbody><tr><td>PC3 prostate cancer cell line&amp;nbsp;</td><td>ATCC</td><td>CRL-1435</td><td></td></tr><tr><td>Minimum Essential Medium (MEM)&amp;nbsp;</td><td>GIBCO,Life Technology</td><td>11095-080</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>GIBCO,Life Technology</td><td>10010-023</td><td></td></tr><tr><td>FBS</td><td>GIBCO,Life Technology</td><td>10437-028</td><td></td></tr><tr><td>Zeocin</td><td>Invitrogen,Life Technology</td><td>R250-01</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin&amp;nbsp;</td><td>GIBCO,Life Technology</td><td>25300-54</td><td></td></tr><tr><td>IVIS&amp;nbsp;</td><td>Xenogen-Caliper</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Insulin Syringes (300 &amp;micro;l, 28.5 g)</td><td>Becton Dickinson</td><td>309300</td><td></td></tr><tr><td>Mice</td><td>Charles River Laboratories, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alcohol Swabs</td><td>MEDEquip Depot</td><td>326895 BD</td><td></td></tr><tr><td>PVP Iodine Prep Pad</td><td>MEDEquip Depot</td><td>C12400PDI</td><td></td></tr><tr><td>Surgical CatGut Chromic Suture</td><td>Demetech</td><td>CC224017F0P</td><td></td></tr><tr><td>Matrigel</td><td>Corning</td><td>354248</td><td></td></tr></tbody></table>

pre-clinical orthotopic murine model of human prostate cancer

To study the multifaceted biology of prostate cancer, pre-clinical in vivo models offer a range of options to uncover critical biological information about this disease. The human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model provides a useful alternative approach for understanding the specific interactions between genetically and molecularly altered tumor cells, their organ microenvironment, and for evaluation of efficacy of therapeutic regimens. This is a well characterized model designed to study the molecular events of primary tumor development and it recapitulates the early events in the metastatic cascade prior to embolism and entry of tumor cells into the circulation. Thus it allows elucidation of molecular mechanisms underlying the initial phase of metastatic disease. In addition, this model can annotate drug targets of clinical relevance and is a valuable tool to study prostate cancer progression. In this manuscript we describe a detailed procedure to establish a human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model.

Folgende orthotope Implantation PC3M-Luc-C6 - Zellen in die posterior prostatic Lappens wurden die Mäuse wöchentlich abgebildet durch ein lebendes Tier Biolumineszenz - Bildgebungssystem mit der Kolonisierung von Zellen und Tumorwachstum im Verlauf des Experiments (5A - B) zu überwachen. Die Quantifizierung des Biolumineszenz-Signal angezeigt, dass PC3M-Luc-C6-Zellen erfolgreich die Prostatalappen besiedelt. Erhöhte Biolumineszenz ist indikativ für ...

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Pre-clinical Orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer

Prostate cancer is the second most common cause of cancer-related deaths in the United States. An orthotopic cancer model provides a useful approach to understand the biology of prostate cancer and to evaluate the efficacy of therapeutic regimens. This protocol describes detailed steps necessary to establish an orthotopic prostate cancer mouse model.

Präklinische Orthotopische Mausmodell der menschlichen Prostata-Krebs

To study the multifaceted biology of prostate cancer, pre-clinical in vivo models offer a range of options to uncover critical biological information ...

pre-clinical-orthotopic-murine-model-of-human-prostate-cancer

Research

JoVE Journal

Medicine

14.2K Aufrufe.  VA Medical Center and UCSF. Prostate cancer is the second most common cause of cancer-related deaths in the United States. An orthotopic cancer model provides a useful approach to understand the biology of prostate cancer and to evaluate the efficacy of therapeutic regimens. This protocol describes detailed steps necessary to establish an orthotopic prostate cancer mouse model.

Serie: Pre-clinical Orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer

A Murine Orthotopic Bladder Tumor Model and Tumor Detection System

This protocol describes the generation of bladder tumors in female C57BL/6J mice using the murine bladder cancer cell line MB49, which has been modified to secrete human Prostate Specific Antigen (PSA), and the procedure for the confirmation of tumor implantation. In brief, mice are anesthetized using injectable drugs and are made to lay in the dorsal position. Urine is vacated from the bladder and 50 &#181;L of poly-L-lysine (PLL) is slowly instilled at a rate of 10 &#181;L/20 s using a 24 G IV catheter. It is left in the bladder for 20 min by stoppering the catheter. The catheter is removed and PLL is vacated by gentle pressure on the bladder. This is followed by instillation of the murine bladder cancer cell line (1 x 105 cells/50 &#181;L) at a rate of 10 &#181;L/20 s. The catheter is stoppered to prevent premature evacuation. After 1 h, the mice are revived with a reversal drug, and the bladder is vacated. The slow instillation rate is important, as it reduces vesico-ureteral reflux, which can cause tumors to occur in the upper urinary tract and in the kidneys. The cell line should be well re-suspended to reduce clumping of cells, as this can lead to uneven tumor sizes after implantation.
This technique induces tumors with high efficiency. Tumor growth is monitored by urinary PSA secretion. PSA marker monitoring is more reliable than ultrasound or fluorescence imaging for the detection of the presence of tumors in the bladder. Tumors in mice generally reach a maximum size that negatively impacts health by about 3 - 4 weeks if left untreated. By monitoring tumor growth, it is possible to differentiate mice that were cured from those that were not successfully implanted with tumors. With only end-point analysis, the latter may be mistakenly assumed to have been cured by therapy.

This protocol describes the generation of murine orthotopic bladder tumors in female C57BL/6J mice and the monitoring of tumor growth.

Ein Murine Orthotopische Blasentumormodell und Tumor Detection System

This protocol describes the generation of bladder tumors in female C57BL/6J mice using the murine bladder cancer cell line MB49, which has been modified ...

Forschung

Krebsforschung

A Bioluminescent and Fluorescent Orthotopic Syngeneic Murine Model of Androgen-dependent and Castration-resistant Prostate Cancer

Orthotopic tumor modeling is a valuable tool for pre-clinical prostate cancer research, as it has multiple advantages over both subcutaneous and transgenic genetically engineered mouse models. Unlike subcutaneous tumors, orthotopic tumors contain more clinically accurate vasculature, tumor microenvironment, and responses to multiple therapies. In contrast to genetically engineered mouse models, orthotopic models can be performed with lower cost and in less time, involve the use of highly complex and heterogeneous mouse or human cancer cell lines, rather that single genetic alterations, and these cell lines can be genetically modified, such as to express imaging agents. Here, we present a protocol to surgically injecting a luciferase- and mCherry-expressing murine prostate cancer cell line into the anterior prostate lobe of mice. These mice developed orthotopic tumors that were non-invasively monitored in vivo and further analyzed for tumor volume, weight, mouse survival, and immune infiltration. Further, orthotopic tumor-bearing mice were surgically castrated, leading to immediate tumor regression and subsequent recurrence, representing castration-resistant prostate cancer. Although technical skill is required to carry out this procedure, this syngeneic orthotopic model of both androgen-dependent and castration-resistant prostate cancer is of great use to all investigators in the field.

The goal of this protocol is to demonstrate the intra-prostatic injection of prostate cancer cells, with subsequent castration. Orthotopic pre-clinical models of androgen-dependent and castration-resistant prostate cancer are critical to study the disease in the context of a clinically relevant tumor microenvironment and an immunocompetent host.

Eine Fluoreszenz und Biolumineszenz orthotopen Phänomen Mausmodell der Androgen-abhängige und Kastration-resistenten Prostatakrebs

Orthotopic tumor modeling is a valuable tool for pre-clinical prostate cancer research, as it has multiple advantages over both subcutaneous and ...

Virus Delivery of CRISPR Guides to the Murine Prostate for Gene Alteration

With an increasing incidence of prostate cancer, identification of new tumor drivers or modulators is crucial. Genetically engineered mouse models (GEMM) for prostate cancer are hampered by tumor heterogeneity and its complex microevolution dynamics. Traditional prostate cancer mouse models include, amongst others, germline and conditional knockouts, transgenic expression of oncogenes, and xenograft models. Generation of de novo mutations in these models is complex, time-consuming, and costly. In addition, most of traditional models target the majority of the prostate epithelium, whereas human prostate cancer is well known to evolve as an isolated event in only a small subset of cells. Valuable models need to simulate not only prostate cancer initiation, but also progression to advanced disease.
Here we describe a method to target a few cells in the prostate epithelium by transducing cells by viral particles. The delivery of an engineered virus to the murine prostate allows alteration of gene expression in the prostate epithelia. Virus type and quantity will hereby define the number of targeted cells for gene alteration by transducing a few cells for cancer initiation and many cells for gene therapy. Through surgery-based injection in the anterior lobe, distal from the urinary track, the tumor in this model can expand without impairing the urinary function of the animal. Furthermore, by targeting only a subset of prostate epithelial cells the technique enables clonal expansion of the tumor, and therefore mimics human tumor initiation, progression, as well as invasion through the basal membrane.
This novel technique provides a powerful prostate cancer model with improved physiological relevance. Animal suffering is limited, and since no additional breeding is required, overall animal count is reduced. At the same time, analysis of new candidate genes and pathways is accelerated, which in turn is more cost efficient.

This protocol describes a newly established method for virus delivery to the murine prostate. Using either CRISPR/Cas9 technology, gene overexpression, or Cre recombinase delivery, the technique allows orthotopic alteration of gene expression and implements a novel mouse model for prostate cancer.

Virus-Lieferung von CRISPR führt zu der murinen Prostata für gen-Änderung

With an increasing incidence of prostate cancer, identification of new tumor drivers or modulators is crucial. Genetically engineered mouse models (GEMM) ...

Identification, Histological Characterization, and Dissection of Mouse Prostate Lobes for In Vitro 3D Spheroid Culture Models

Genetically engineered mouse models (GEMMs) serve as effective pre-clinical models for investigating most types of human cancers, including prostate cancer (PCa). Understanding the anatomy and histology of the mouse prostate is important for the efficient use and proper characterization of such animal models. The mouse prostate has four distinct pairs of lobes, each with their own characteristics. This article demonstrates the proper method of dissection and identification of mouse prostate lobes for disease analysis. Post-dissection, the prostate cells can be further cultured in vitro for mechanistic understanding. Since mouse prostate primary cells tend to lose their normal characteristics when cultured in vitro, we outline here a method for isolating the cells and growing them as 3D spheroid cultures, which is effective for preserving the physiological characteristics of the cells. These 3D cultures can be used for analyzing cell morphology and behavior in near-physiological conditions, investigating altered levels and localizations of key proteins and pathways involved in the development and progression of a disease, and looking at responses to drug treatments.

Genetically engineered mice are useful models for investigating prostate cancer mechanisms. Here we present a protocol to identify and dissect prostate lobes from a mouse urogenital system, differentiate them based on histology, and isolate and culture the primary prostate cells in vitro as spheroids for downstream analyses.

Identifikation, histologische Charakterisierung und Dissektion der Maus Prostata Lappen für In-vitro-3D Sphäroid Kultur Modelle

Genetically engineered mouse models (GEMMs) serve as effective pre-clinical models for investigating most types of human cancers, including prostate ...

MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent

Tumor extracellular matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers for cancer molecular imaging. In this work, we demonstrated effective MR cancer molecular imaging with a small molecular peptide targeted Gd-DOTA monoamide complex as a targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma. We performed the experiment of evaluating the effectiveness of the agent for non-invasive detection of prostate tumor with MRI in a mouse orthotopic PC-3 prostate cancer model. The targeted contrast agent was effective to produce significant tumor contrast enhancement at a low dose of 0.03 mmol Gd/kg. The peptide targeted MRI contrast agent is promising for MR molecular imaging of prostate tumor.

To demonstrate MR cancer molecular imaging with a small peptide targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma in a mouse prostate cancer model.

MR Molekulare Bildgebung von Prostatakrebs mit einem kleinen Molecular Targeted CLT1 Peptid-Kontrastmittel

Tumor extracellular  matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers  for cancer molecular imaging. In this work,  we ...

Medizin

Renal Capsule Xenografting and Subcutaneous Pellet Implantation for the Evaluation of Prostate Carcinogenesis and Benign Prostatic Hyperplasia

New therapies for two common prostate diseases, prostate cancer (PrCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH), depend critically on experiments evaluating their hormonal regulation. Sex steroid hormones (notably androgens and estrogens) are important in PrCa and BPH; we probe their respective roles in inducing prostate growth and carcinogenesis in mice with experiments using compressed hormone pellets. Hormone and/or drug pellets are easily manufactured with a pellet press, and surgically implanted into the subcutaneous tissue of the male mouse host. We also describe a protocol for the evaluation of hormonal carcinogenesis by combining subcutaneous hormone pellet implantation with xenografting of prostate cell recombinants under the renal capsule of immunocompromised mice. Moreover, subcutaneous hormone pellet implantation, in combination with renal capsule xenografting of BPH tissue, is useful to better understand hormonal regulation of benign prostate growth, and to test new therapies targeting sex steroid hormone pathways.

We describe the manufacture of compressed hormone pellets, as well as subcutaneous surgical implantation into mice. This strategy can be combined with the growth of cell and tissue xenografts under the renal capsule of athymic nude mice to evaluate hormonal carcinogenesis and regulation of benign prostate growth.

Nierenkapsel Xenografting und subkutane Implantation Pellet für die Beurteilung von Prostata-Karzinogenese und benigne Prostatahyperplasie

New therapies for two common prostate diseases,  prostate cancer (PrCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH), depend  critically on experiments ...

An Orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer Metastasis

Our laboratory has developed a novel orthotopic implantation model of human prostate cancer (PCa). As PCa death is not due to the primary tumor, but rather the formation of distinct metastasis, the ability to effectively model this progression pre-clinically is of high value. In this model, cells are directly implanted into the ventral lobe of the prostate in Balb/c athymic mice, and allowed to progress for 4-6 weeks. At experiment termination, several distinct endpoints can be measured, such as size and molecular characterization of the primary tumor, the presence and quantification of circulating tumor cells in the blood and bone marrow, and formation of metastasis to the lung. In addition to a variety of endpoints, this model provides a picture of a cells ability to invade and escape the primary organ, enter and survive in the circulatory system, and implant and grow in a secondary site. This model has been used effectively to measure metastatic response to both changes in protein expression as well as to response to small molecule therapeutics, in a short turnaround time.

This orthotopic model of human prostate cancer allows for quantification of tumor size, circulating tumor cells, and formation of distinct metastasis to the lung. As cells must escape the primary organ, enter the blood stream, and implant into a secondary site, this model effectively recapitulates the scenario in humans.

Ein orthotopen Mausmodell der menschlichen Prostatakrebs-Metastasen

Our laboratory has developed a novel orthotopic implantation model of  human prostate cancer (PCa). As PCa death is not due to the primary tumor, but  ...

Intra-Cardiac Injection of Human Prostate Cancer Cells to Create a Bone Metastasis Xenograft Mouse Model

As the most common male malignancy, prostate cancer (PC) ranks second in mortality, primarily due to a 65%-75% bone metastasis rate. Therefore, it is essential to understand the process and related mechanisms of prostate cancer bone metastasis for developing new therapeutics. For this, an animal model of bone metastasis is an essential tool. Here, we report detailed procedures to generate a bone metastasis mouse model via intra-cardiac injection of prostate cancer cells. A bioluminescence imaging system can determine whether prostate cancer cells have been accurately injected into the heart and monitor cancer cell metastasis since it has great advantages in monitoring metastatic lesion development. This model replicates the natural development of disseminated cancer cells to form micro-metastases in the bone and imitates the pathological process of prostate cancer bone metastasis. It provides an effective tool for further exploration of the molecular mechanisms and the in vivo therapeutic effects of this disease.

Here, we present a protocol for the intra-cardiac injection of human prostate cancer cells to generate a mouse model with bone metastasis lesions.

Intrakardiale Injektion menschlicher Prostatakrebszellen zur Erzeugung eines Knochenmetastasierungs-Xenograft-Mausmodells

As the most common male malignancy, prostate cancer (PC) ranks second in mortality, primarily due to a 65%-75% bone metastasis rate. Therefore, it is ...

Generation of Prostate Cancer Patient Derived Xenograft Models from Circulating Tumor Cells

Patient derived xenograft (PDX) models are gaining popularity in cancer research and are used for preclinical drug evaluation, biomarker identification, biologic studies, and personalized medicine strategies. Circulating tumor cells (CTC) play a critical role in tumor metastasis and have been isolated from patients with several tumor types. Recently, CTCs have been used to generate PDX experimental models of breast and prostate cancer. This manuscript details the method for the generation of prostate cancer PDX models from CTCs developed by our group. Advantages of this method over conventional PDX models include independence from surgical sample collection and generating experimental models at various disease stages. Density gradient centrifugation followed by red blood cell lysis and flow cytometry depletion of CD45 positive mononuclear cells is used to enrich CTCs from peripheral blood samples collected from patients with metastatic disease. The CTCs are then injected into immunocompromised mice; subsequently generated xenografts can be used for functional studies or harvested for molecular characterization. The primary limitation of this method is the negative selection method used for CTC enrichment. Despite this limitation, the generation of PDX models from CTCs provides a novel experimental model to be applied to prostate cancer research.

This manuscript details a method used to generate prostate cancer patient derived xenografts (PDXs) from circulating tumor cells (CTCs). The generation of PDX models from CTCs provides an alternative experimental model to study prostate cancer; the most commonly diagnosed tumor and a frequent cause of death from cancer in men.

Generation von Prostatakrebs-Patienten gewonnen Xenograft-Modelle von zirkulierenden Tumorzellen

Patient derived xenograft (PDX) models are gaining popularity in cancer research and are used for preclinical drug evaluation, biomarker identification, ...

Murine Prostate Micro-dissection and Surgical Castration

Mouse models are used extensively to study prostate cancer and other diseases. The mouse is an excellent model with which to study the prostate and has been used as a surrogate for discoveries in human prostate development and disease. Prostate micro-dissection allows consistent study of lobe-specific prostate anatomy, histology, and cellular characteristics in the absence of contamination of other tissues. Testosterone affects prostate development and disease. Androgen deprivation therapy is a common treatment for prostate cancer patients, but many prostate tumors become castration-resistant. Surgical castration of mouse models allows for the study of castration resistance and other facets of hormonal biology on the prostate. This procedure can be coupled with testosterone reintroduction, or hormonal regeneration of the prostate, a powerful method to study stem cell lineages in the prostate. Together, prostate micro-dissection and surgical castration opens up a multitude of opportunities for robust and consistent research of prostate development and disease. This manuscript describes the protocols for prostate micro-dissection and surgical castration in the laboratory mouse.

This manuscript describes the protocols for prostate micro-dissection and surgical castration in the laboratory mouse. We also depict representative results produced by these protocols. Finally, we discuss the advantages and utilization of these protocols.

Murine Prostata Micro-Dissektion und chirurgische Kastration

Mouse models are used extensively to study prostate cancer and other diseases. The mouse is an excellent model with which to study the prostate and has ...