A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מתארים שיטה עקבית ומזרזת יותר לכמת גרורות ריאות במודל סרטן השד 4T1 באמצעות Fiji-ImageJ.
סרטן השד הוא ממאירות הרסנית, המהווה 40,000 מקרי מוות של נשים ו -30% מאבחוני סרטן הנשים החדשים בארצות הברית בשנת 2019 בלבד. הגורם המוביל למקרי מוות הקשורים לסרטן השד הוא הנטל גרורתי. לכן, מודלים פרה-קליניים לסרטן השד צריכים לנתח נטל גרורתי כדי להיות רלוונטיים מבחינה קלינית. מודל סרטן השד 4T1 מספק באופן ספונטני גרורות, מודל העכבר לכימות עבור שלב IV סרטן השד האנושי. עם זאת, רוב פרוטוקולי 4T1 לכמת את הנטל גרורתי על ידי ספירה ידנית מושבות מוכתמות על צלחות תרבות הרקמות. אמנם זה מספיק עבור רקמות עם נטל גרורתי נמוך יותר, טעות אנוש בספירה ידנית גורמת לתוצאות לא עקביות ומשתנות כאשר צלחות הן confluent וקשה לספור. שיטה זו מציעה פתרון מבוסס מחשב לשגיאת ספירה אנושית. כאן, אנו מעריכים את הפרוטוקול באמצעות הריאה, רקמה גרורתית מאוד במודל 4T1. תמונות של לוחות מוכתמים בכחול מתילן נרכשים ומועלים לניתוח בפיג'י-ImageJ. פיג'י-ImageJ קובע את אחוז האזור הנבחר בתמונה הכחול, המייצג את אחוז הלוח בעומס גרורתי. גישה מבוססת מחשב זו מציעה תוצאות עקביות ומזרזות יותר מאשר ספירה ידנית או הערכה היסטופתולוגית לרקמות גרורתיות ביותר. העקביות של תוצאות Fiji-ImageJ תלויה באיכות התמונה. ניתן לבצע שינויים קלים בתוצאות בין תמונות, ולכן מומלץ לנקוט במספר תמונות ולתוצאות ממוצעות. למרות המגבלות המינימליות שלה, שיטה זו היא שיפור לכמת נטל גרורתי בריאה על ידי מתן תוצאות עקביות ומהירות.
אחת מכל שמונה נשים תאובחנו עם סרטן השד בחייה, ובכל זאת למרות אפשרויות טיפול מרובות סרטן השד הוא הגורם המוביל השני של מקרי מוות הקשורים לסרטן אצל נשיםאמריקאיות 1. הנשים האלה לא מתות מהגידול העיקרי בשד שלהן. במקום זאת, הנטל גרורתי אחראי על התמותה של מחלה זו כפי שהוא מתפשט בדרך כלל לריאות, עצם, מוח, כבד, ובלוטותהלימפה 2. בגלל זה, מודלים סרטן השד צריך להעריך גרורות לתרום לריסון התמותה של מחלה זו. מודל סרטן השד 4T1 מורין הוא פרוטוקול מעולה כדי להשיג זאת. השיטה המתוארת כאן מציעה שיפור לדגם 4T1 באמצעות Fiji-ImageJ לכימות גרורות ריאות, תוך הפקת תוצאות עקביות ומזרזות.
מודל 4T1 מבוסס היטב, כאשר רוב המעבדות משתמשות בפרוטוקולים כגון אלה שתוארו על ידי פולסקי ואוסטראן-רוזנברג בשנת 20013. קו התא 4T1 הוא 6-Thioguanine (6TG) עמיד ונציג של שלב IV, סרטן השדשלילי משולש 3,4,5. זה רלוונטי מבחינה קלינית כפי שהוא מודל אורתוטופי באופן ספונטני גרורות לאותם איברים כמו בסרטן השד האנושי3,4. תאי 4T1 שולחים גרורות באופן ספונטני בקצב צפוי בהתבסס על כמות התאים שהוזרקו3,4. חשוב לציין, הבדלים גנטיים בין עכברים המשמשים כאן גרמו שונות בין-אינדיבידואלית צפויה בנטל גרורתי. כדי להעריך גרורות, רקמות נקצרות כדי לאסוף ולכמת תאים סרטניים באתרים מרוחקים באמצעות בחירת 6TG וכתמים כחולים מתילן. התוצאה היא אוסף של צלחות תרבות רקמה עם נקודות כחולות המייצגות מושבות גרורתיות. עם זאת, פרוטוקול פולסקי ואוסטראן-רוזנברג מכמת מושבות גרורתיות על ידי ספירה ידנית שלהן, ולכן זה היה האמצעי הסטנדרטי להערכת גרורות במודל זה. אמנם זה קל עבור רקמות עם נטל גרורתי נמוך, רקמות כמו הריאות הם לעתים קרובות עמוס גרורות. כמו לוחות ריאות יכול להיות מאוד confluent, מדויק ובדיוק כימות מושבות גרורתיות על ידי ספירה ידנית קשה נוטה לטעות אנוש. כדי לכמת טוב יותר את העומס גרורתי, אנו מתארים שימוש בפיג'י-ImageJ לפתרון מבוסס מחשב לשגיאת ספירה אנושית. ניתוח היסטופתולוגי עם hematoxylin ו eosin (H&E) כתמים הוא אמצעי נוסף לכמת גרורות ריאות, ומעניין גם שופרה עם פיג'י-ImageJתוכנה 6,7. עם זאת, מכיוון שניתוח היסטופתולוגי מתבונן בפרוסה אחת של הריאה, הוא יכול להיות לא מדויק ולא מיוצג. הסיבה לכך היא כי מודל 4T1 גורם מספר נגעים גרורתיים לאורך האיבר כי הם לא מופצים באופן שווה. בעוד המגמות הכוללות בין ניתוח היסטופתולוגי וספירהידנית יכול להיות דומה 8, ערכים בודדים יכולים להיות שונים ולכן ניתוח היסטופתולוגי לא צריך לשמש כאמצעי היחיד לכמת. אנו מדגימים את התועלת בהשוואה לניתוח ההיסטופתולוגי ולאי העקביות בספירה ידנית בין מונים שונים, תוך הפגנת העקביות של השימוש בפיג'י-ImageJ. בנוסף, אנו מראים כי שיטה זו יכולה להפחית את זמן הדגירה מ 10-14 ימים עד 5 ימים, כלומר חוקרים יכולים לנתח נתונים מהמחקר שלהם הרבה יותר מוקדם מאשר כאשר מסתמכים על ספירה ידנית.
שיטה זו היא אוסף של התאמות פשוטות לפרוטוקול פולסקי ואוסטראן-רוזנברג3. מכיוון שמודל 4T1 נמצא בשימוש נרחב, ומכיוון שגרוריות ריאות הן פרמטר קריטי למדידה במודלים פרה-קליניים, אנו מאמינים כי שיטה זו יכולה להיות בשימוש נרחב ובעלת ערך רב לחוקרי סרטן השד. האספקה הנוספים היחידה הדרושה היא מצלמה וגישה למחשב עם Fiji-ImageJ, תוכנה חופשית המשמשת לעתים קרובות בניתוח תמונה9. שיטה זו מתמקדת במיוחד גרורות ריאות, אבל זה יכול לשמש עבור רקמות אחרות עם נטל גרורתי משמעותי.
כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) של וירג'יניה טק ובהתאם למדריך הלאומי של מכוני הבריאות לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה. ביצוע פרוטוקול זה דורש אישור מהמוסדות המתאימים ודבקות בכל ההנחיות המתאימות.
1. תרבות התאים
2. זריקות
3. ניטור
4. נקרופסיה
5. עיבוד רקמות
הערה: יש לעשות את כל השלבים בסעיף זה בטכניקה סטרילית.
6. צלחות מכתים
7. ניתוח תמונה
שיטה זו מכילה התאמות פשוטות מפרוטוקול פולסקי ואוסטראן-רוזנברג 4T13 ו ניתן לדמיין אותן איור 1. כאשר 3 חוקרים נפרדים ספרו ידנית מושבות גרורתיות עבור 12 צלחות ריאה (דילול של 1:10), התוצאות היו מאוד לא עקביות בין מונים שונים (איור 2A). כל החוקרים הופנו "לספו...
כפי שהוכח, ספירה ידנית של המושבות גרורתיות על כל לוח ריאות יכולה להיות שיטה לא מדויקת ולא מדויקת לכימות גרורות ריאות, המדגימה את הצורך באמצעי כימות טוב יותר (איור 2). הניתוח ההיסטופתולוגי היה שונה במקצת הן מספירה ידנית והן מניתוח פיג'י-ImageJ (איור 2B ו- 4D
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי המכללה לרפואה וטרינרית וירג'יניה-מרילנד (IA), המכון הטכנולוגי וירג'יניה לטכנולוגיה קריטית ומרכז מדע יישומי לבריאות מהונדסת (IA), והמונים הלאומיים לבריאות 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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved