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Method Article
Describimos un método más consistente y expeditivo para cuantificar la metástasis pulmonar en el modelo de cáncer de mama 4T1 mediante Fiji-ImageJ.
El cáncer de mama es una tumoral devastadora, que representa 40.000 muertes femeninas y el 30% de los nuevos diagnósticos de cáncer femenino en los Estados Unidos solo en 2019. La principal causa de muertes relacionadas con el cáncer de mama es la carga metastásica. Por lo tanto, los modelos preclínicos para el cáncer de mama deben analizar la carga metastásica para que sea clínicamente relevante. El modelo de cáncer de mama 4T1 proporciona un modelo de ratón cuantificable y cuantificador de forma espontánea para el cáncer de mama humano en estadio IV. Sin embargo, la mayoría de los protocolos 4T1 cuantifican la carga metastásica contando manualmente las colonias manchadas en placas de cultivo de tejidos. Si bien esto es suficiente para los tejidos con menor carga metastásica, el error humano en el conteo manual causa resultados inconsistentes y variables cuando las placas son confluentes y difíciles de contar. Este método ofrece una solución basada en computadora para el error de recuento humano. Aquí, evaluamos el protocolo usando el pulmón, un tejido altamente metastásico en el modelo 4T1. Las imágenes de placas teñidas de azul de metileno se adquieren y se cargan para su análisis en Fiji-ImageJ. Fiji-ImageJ determina a continuación el porcentaje del área seleccionada de la imagen que es azul, lo que representa el porcentaje de la placa con carga metastásica. Este enfoque basado en computadora ofrece resultados más consistentes y expeditivos que el conteo manual o la evaluación histopatológica para tejidos altamente metastásicos. La consistencia de los resultados de Fiji-ImageJ depende de la calidad de la imagen. Pueden producirse ligeras variaciones en los resultados entre las imágenes, por lo que se recomienda que se tomen varias imágenes y se promedan los resultados. A pesar de sus limitaciones mínimas, este método es una mejora para cuantificar la carga metastásica en el pulmón al ofrecer resultados consistentes y rápidos.
Una de cada ocho mujeres será diagnosticada con cáncer de mama en su vida, y sin embargo, a pesar de múltiples opciones de tratamiento, el cáncer de mama es la segunda causa principal de muertes relacionadas con el cáncer en mujeres estadounidenses1. Estas mujeres no están muriendo por el tumor primario en su mama. En su lugar, la carga metastásica es responsable de la mortalidad de esta enfermedad, ya que comúnmente se propaga al pulmón, hueso, cerebro, hígado, y los ganglios linfáticos2. Debido a esto, los modelos de cáncer de mama necesitan evaluar la metástasis para contribuir a frenar la mortalidad de esta enfermedad. El modelo de cáncer de mama murino 4T1 es un excelente protocolo para lograr esto. El método descrito aquí ofrece una mejora en el modelo 4T1 mediante el uso de Fiji-ImageJ para cuantificar la metástasis pulmonar, produciendo resultados consistentes y rápidos.
El modelo 4T1 está bien establecido, con la mayoría de los laboratorios utilizando protocolos como los descritos por Pulaski y Ostrand-Rosenberg en 20013. La línea celular 4T1 es 6-Thioguanine (6TG) resistente y representativa de la etapa IV, triple cáncer de mama negativo3,4,5. Es clínicamente relevante ya que es un modelo ortotópico y espontáneamente metástasis a los mismos órganos que en el cáncer de mama humano3,4. Las células 4T1 hacen metástasis espontáneas a una velocidad predecible basada en la cantidad de células inyectadas3,4. Es importante destacar que las diferencias genéticas entre ratones utilizados aquí causaron la variabilidad interinsular esperada en la carga metastásica. Para evaluar la metástasis, los tejidos se cosechan para recolectar y cuantificar las células cancerosas en sitios distantes utilizando la selección de 6TG y la tinción azul de metileno. El resultado es una colección de placas de cultivo de tejido con puntos azules que representan colonias metastásicas. Sin embargo, el protocolo Pulaski y Ostrand-Rosenberg cuantifica las colonias metastásicas contándolas manualmente, y por lo tanto este ha sido el medio estándar de evaluar la metástasis en este modelo. Si bien esto es fácil para los tejidos con baja carga metastásica, los tejidos como los pulmones a menudo están cargados de metástasis. Como las placas pulmonares pueden ser altamente confluentes, cuantificar con precisión y precisión las colonias metastásicas mediante el recuento manual es difícil y propenso a errores humanos. Para cuantificar mejor la carga metastásica, describimos el uso de Fiji-ImageJ para una solución informática al error de recuento humano. El análisis histopatológico con tinción de hematoxilina y eosina (H&E) es otro medio para cuantificar metástasis pulmonares, y curiosamente también se ha mejorado con el software Fiji-ImageJ6,7. Sin embargo, debido a que el análisis histopatológico observa una sola porción del pulmón, puede ser inexacto y poco representativo. Esto se debe a que el modelo 4T1 causa varias lesiones metastásicas en todo el órgano que no se distribuyen uniformemente. Si bien las tendencias generales entre el análisis histopatológico y el recuento manual pueden ser similares8, los valores individuales pueden diferir y, por lo tanto, el análisis histopatológico no debe utilizarse como único medio de cuantificación. Demostramos el beneficio en comparación con el análisis histopatológico y las incoherencias en el recuento manual entre diferentes contadores, al tiempo que demostramos la coherencia del uso de Fiji-ImageJ. Además, mostramos que este método puede reducir el tiempo de incubación de 10-14 días a 5 días, lo que significa que los investigadores pueden analizar los datos de su estudio mucho antes que cuando se basa en el conteo manual.
Este método es una colección de ajustes simples al protocolo Pulaski y Ostrand-Rosenberg3. Debido a que el modelo 4T1 es ampliamente utilizado, y debido a que la metástasis pulmonar es un parámetro crítico para medir en modelos preclínicos, creemos que este método puede ser ampliamente utilizado y es muy valioso para los investigadores de cáncer de mama. Los únicos suministros adicionales necesarios son una cámara y el acceso a un ordenador con Fiji-ImageJ, un software gratuito utilizado con frecuencia en el análisis de imágenes9. Este método se centra específicamente en la metástasis pulmonar, pero podría utilizarse para otros tejidos con una carga metastásica significativa.
Todos los métodos descritos aquí han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso animal (IACUC) de Virginia Tech y de acuerdo con la Guía de los Institutos Nacionales de Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. La realización de este protocolo requiere el permiso de las instituciones apropiadas y el cumplimiento de todas las directrices apropiadas.
1. Cultivo celular
2. Inyecciones
3. Monitoreo
4. Necropsía
5. Procesamiento de tejidos
NOTA: Todos los pasos de esta sección deben realizarse utilizando una técnica estéril.
6. Placas de tinción
7. Análisis de imagen
Este método contiene ajustes simples del protocolo Pulaski y Ostrand-Rosenberg 4T13 y se puede visualizar en la Figura 1. Cuando 3 investigadores separados contaron manualmente colonias metastásicas para 12 placas pulmonares (1:10 dilución), los resultados fueron muy inconsistentes entre diferentes contadores (Figura 2A). Todos los investigadores fueron dirigidos a "contar las colonias metastásicas que aparecen como puntos azules", si...
Como se ha demostrado, el recuento manual de las colonias metastásicas en cada placa pulmonar puede ser un método inexacto e impreciso para cuantificar la metástasis pulmonar, demostrando la necesidad de un mejor medio de cuantificación(Figura 2). El análisis histopatológico difería ligeramente tanto del conteo manual como del análisis Fiji-ImageJ(Figura 2B y 4D),probablemente porque las diapositivas H&E no son una muestra representativa...
Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por el Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine (IA), el Virginia Tech Institute for Critical Technology and Applied Science Center for Engineered Health (IA), y National Institutes of Health R21EB028429 (IA).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anesthesia chamber | See comments | See comments | Use approved materials in your institution's policies |
Anesthetic agent | See comments | See comments | Use approved materials in your institution's policies |
BALB/c Female Mice | The Jackson Laboratory | 000651 | |
Blunt scissors | Roboz | RS-6700 | |
Calculator | Any | Any | |
Camera | Any | Any | Minimum of 8 megapixels |
Centrifuge | Any | Any | Needs to be capable of 125 x g and 300 x g |
CO2 euthanasia setup | See comments | See comments | Use approved materials in your institution's policies |
Cold room, refrigerator, cold storage | Any | Any | |
Computer with Fiji-ImageJ | Any | Any | Needs to be capable of running Fiji-ImageJ |
Counting Chamber | Fisher Scientific | 02-671-10 | |
Curved scissors | Roboz | RS-5859 | |
Distilled water | Any | Any | |
Elastase | MP Biomedicals | 100617 | |
Electronic scale | Any | Any | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | R&D Systems | S11150 | |
Forceps | Roboz | RS-8100 | |
Ice | N/A | N/A | |
Incubator | See comments | See comments | Needs to be capable of 5% CO2 and 37 °C |
Methanol | Fisher Scientific | A412SK-4 | |
Methylene blue | Sigma-Aldrich | 03978-250ML | |
Penicillin Streptomycin | ATCC | 30-2300 | |
Pins or needles | Any | Any | For pinning down mice during necropsy |
Plastic calipers | VWR | 25729-670 | |
RMPI-1640 Medium | ATCC | 30-2001 | |
Rocker or rotating wheel | Any | Any | |
Sharp scissors | Roboz | RS-6702 | |
Sterile disposable filter with PES membrane | ThermoFisher Scientific | 568-0010 | |
T-150 Flasks | Fisher Scientific | 08-772-48 | |
T-25 Flasks | Fisher Scientific | 10-126-10 | |
T-75 Flasks | Fisher Scientific | 13-680-65 | |
Tri-cornered plastic beaker | Fisher Scientific | 14-955-111F | Used to weigh mice |
Trypan blue | VWR | 97063-702 | |
Trypsin-EDTA | ATCC | 30-2101 | |
Type IV collagenase | Sigma-Aldrich | C5138 | |
3.5 cm tissue culture plates | Nunclon | 153066 | |
1 mL syringe | BD | 309659 | |
1.7 mL microcentrifuge tubes | VWR | 87003-294 | |
10 cm tissue culture plates | Fisher Scientific | 08-772-22 | |
12 well plate | Corning | 3512 | |
15 mL centrifuge tube | Fisher Scientific | 14-959-70C | |
1X Dulbecco's Phostphate Buffered Saline (DPBS) | Fisher Scientific | SH30028FS | |
1X Hank’s Balanced Saline Solution (HBSS) | Thermo Scientific | SH3026802 | |
27 g 1/2 in needles | Fisher Scientific | 14-826-48 | |
4T1 (ATCC® CRL2539™) | ATCC | CRL-2539 | |
50 mL centrifuge tube | Fisher Scientific | 14-959-49A | |
6-Thioguanine | Sigma-Aldrich | A4882 | |
70 μM cell strainer | Fisher Scientific | 22-363-548 | |
70% ethanol | Sigma Aldrich | E7023 | Dilute to 70% with DI water |
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