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Method Article
Il manoscritto descrive una metodologia per l'instaurazione e il monitoraggio longitudinale della crescita delle metastasi polmonari spontanee da tumori mammari iniettati ortotopicamente, suscettibili di intervento in tutte le fasi della cascata metastatica.
Le metastasi rimangono la causa principale di morte correlata al cancro. La successione di eventi che caratterizzano la cascata metastatica presenta molteplici opportunità di intervento terapeutico e la capacità di modellarli accuratamente nei topi è fondamentale per valutarne gli effetti. Qui, viene presentato un protocollo passo-passo per l'insediamento di tumori mammari primari ortotopici e il successivo monitoraggio dell'instaurazione e della crescita di lesioni metastatiche nel polmone utilizzando l'imaging a bioluminescenza in vivo . Questa metodologia consente di valutare il trattamento o i suoi effetti biologici lungo l'intera gamma di sviluppo metastatico, dalla fuga del tumore primario alla crescita nei polmoni. I tumori ortotopici della mammella sono generati nei topi tramite iniezione di una sospensione cellulare marcata con luciferasi nella 4a ghiandola mammaria. I tumori possono crescere e disseminarsi per un determinato periodo di tempo e vengono quindi resecati chirurgicamente. Dopo la resezione, viene rilevata una metastasi polmonare spontanea e la crescita nel tempo viene monitorata utilizzando l'imaging a bioluminescenza in vivo . All'endpoint sperimentale desiderato, il tessuto polmonare può essere raccolto per l'analisi a valle. Il trattamento delle metastasi clinicamente evidenti è fondamentale per migliorare gli esiti per i pazienti con cancro in stadio IV e può essere valutato attraverso modelli di metastasi polmonari sperimentali della vena caudale. Tuttavia, la disseminazione metastatica si verifica precocemente nel carcinoma mammario e molti pazienti hanno una malattia disseminata latente e subclinica dopo l'intervento chirurgico. L'utilizzo di modelli spontanei come questo offre l'opportunità di studiare l'intero spettro della malattia, in particolare gli effetti sistemici guidati dal trattamento del tumore primario come il priming di nicchia pre-metastatico, e di valutare i trattamenti sulla malattia dormiente e subclinica dopo l'intervento chirurgico.
Le metastasi - la diffusione delle cellule tumorali dal tumore primario ad altre parti del corpo - rimangono la causa di morte in oltre il 90% dei pazienti oncologici. Questo processo è complesso e coinvolge la migrazione delle cellule tumorali dal tumore primario e l'intravaso nella circolazione, la sopravvivenza nel sangue, lo stravaso e la sopravvivenza nell'organo bersaglio, il re-instaurazione dello stato proliferativo e la crescita1. Modelli di cancro murino spontaneo e trapiantabile sono stati utilizzati per studiare gli stadi precoci o tardivi delle metastasi, ognuno dei quali presenta i propri vantaggi e svantaggi, che sono stati ampiamente discussi 2,3,4.
A differenza di quanto si pensasse in precedenza, le cellule tumorali abbandonano il tumore primario nelle prime fasi durante lo sviluppo del tumore, a volte rimanendo dormienti in tessuti distanti per quelli che possono essere lunghi periodi di tempo 5,6,7,8. Inoltre, vi è una crescente evidenza dei forti effetti sistemici che il tumore primario ha sugli esiti della malattia, spesso manifestati attraverso la secrezione di fattori solubili ed esosomi che condizionano il terreno metastatico o stimolano l'atrofia muscolare durante la cachessia 9,10,11,12. Per questi motivi, modellare la lunghezza del processo metastatico nella presenza iniziale del tumore primitivo è diventato essenziale per ottenere una comprensione più completa della biologia che guida questi processi e testare potenziali nuovi interventi volti a interrompere o ritardare il processo.
In questo lavoro, viene descritto un protocollo per quantificare le metastasi polmonari che derivano spontaneamente da linee cellulari tracciabili iniettate ortotopicamente nella ghiandola mammaria, un processo che modella tutti i passaggi precedenti nella cascata metastatica. È noto che i modelli trapiantabili di metastasi sono più rappresentativi delle metastasi umane rispetto ai modelli di cancro spontanei a guida genetica, migliorando così la traducibilità clinica2. Inoltre, questo protocollo utilizza l'imaging a bioluminescenza per studiare la crescita e la progressione delle metastasi polmonari spontanee da tumori mammari primari in tempo reale all'interno di animali viventi, migliorando così l'efficienza rispetto alle valutazioni più tradizionali basate sull'istologia della disseminazione metastatica. Questo protocollo include anche la valutazione delle metastasi spontanee dopo la rimozione chirurgica del tumore primario, che è clinicamente rilevante e consente ai ricercatori di studiare l'effetto della malattia residua minima sul processo metastatico. Infine, l'uso di topi immunocompetenti conferisce il vantaggio di consentire a un sistema immunitario intatto di modellare il processo metastatico, come nel caso della biologia umana10,11.
Tutte le procedure e i protocolli per gli animali qui descritti sono stati approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della Virginia Commonwealth University.
1. Preparazione delle cellule per l'iniezione
2. Iniezioni di cuscinetti adiposi mammari
NOTA: L'attuale protocollo può essere utilizzato con qualsiasi ceppo di topo, ma dato il nostro interesse per il microambiente immunitario, utilizziamo topi C57BL6. I topi femmine vergini di 6-8 settimane sono tipicamente utilizzati per gli studi sul cancro al seno, poiché la parità migliora i processi di tumorigenesi.
3. Resezioni tumorali
4. Quantificazione in vivo di metastasi polmonari spontanee
5. Raccolta di tessuti polmonari per analisi istologiche
NOTA: Gli animali possono essere sacrificati come descritto di seguito in qualsiasi momento sperimentale o quando gli animali soddisfano i criteri per il sacrificio umano, secondo le linee guida IACUC specifiche dell'istituto. Nella nostra esperienza, i topi raggiungono l'endpoint umanitario circa 21-28 giorni dopo la resezione dei tumori primari.
L'iniezione ortotopica di linee cellulari di cancro di topo nel 4° cuscinetto adiposo mammario di topi è una procedura riproducibile e affidabile per indurre tumori primari di topo. Utilizzando la linea cellulare EO771 trasdotta con luciferasi nelle condizioni descritte in questo protocollo, i tumori primari diventano palpabili e possono essere misurati utilizzando calibri circa 7 giorni dopo l'iniezione e raggiungere circa 150 mm3 di volume a circa 14 giorni dall'iniezione ...
Man mano che la natura precoce della disseminazione metastatica e gli effetti sistemici del cancro diventano più ampiamente riconosciuti, la necessità di modelli in cui entrambi questi fattori critici siano presi in considerazione diventa una necessità. Questo protocollo consente ai ricercatori di monitorare la malattia residua minima e la crescita delle metastasi polmonari che si verificano spontaneamente da tumori mammari primari, tenendo conto degli effetti sistemici del cancro che...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Il lavoro nel laboratorio Bos è supportato dalla Susan G. Komen Foundation (CCR18548205 P.D.B.), dalla V Foundation (V2018-22 P.D.B.) e dall'American Cancer Society (RSG-21-100-01-IBCD P.D.B.)
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25% Trypsin/EDTA | Hyclone | SH30042.01 | |
1.5ml microcentrifuge tubes | USA Scientific | 1615-5500 | |
10% povidone-iodine solution | Medline | MDS093906 | |
15ml centrifuge tubes | VWR | 89039-666 | |
1X PBS | Hyclone | SH30256.01 | |
28G 0.5ml U-100 Insulin Syringe | BD Biosciences | 329461 | |
Amphotericin B | Gemini Bio-products | 400-104 | |
Cautery Kit | Braintree Scientific | DEL2 | |
D-Luciferin Potassium | SydLabs | MB102 | |
Ethanol | Koptec | V1001 | |
Fetal Bovine Serum | R&D Systems | S11150H | |
Forceps | Fisherbrand | 16-100-110 | |
Growth factor-reduced Matrigel | Corning | 354230 | |
Isoflurane | Covetus | 29405 | |
IVIS Spectrum 200 | Perkin Elmer | 124262 | |
Meloxicam (2mg/ml) | Zoopharm LLC | N/A | By veterinary prescription |
Penicillin/Streptomycin | Gemini Bio-products | 400-109 | |
RPMI1640 | Hyclone | SH30027.01 | |
Scissors | Miltex | 5-300 | |
Silk sutures | Braintree Scientific | SUT-S 103 | |
Surgical staples | Reflex7 | 203-1000 | |
Trypan Blue | Gibco | 15250-061 |
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