Name: intracarotid cancer cell injection to produce mouse models of brain metastasis
Uploaded: 2017-02-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 43 s
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The authors have no acknowledgements.

dichiarazione etica: Tutti gli studi su animali sono stati approvati dal Comitato di Cura e uso istituzionale animali (IACUC) della University of Texas MD Anderson Cancer Center. 1. Preparare cellule tumorali per iniezione <ol><li> Seme le cellule tumorali uno o due giorni prima dell&#39;iniezione. Utilizzare DMEM / F12 supporti supplementato con 10% FBS, a meno che un mezzo specialità è indicato in letteratura per una particolare linea cellulare. </li><li> Il giorno dell&#39;intervento chirurgico, cellule raccolto quando raggiungono 70 - 80% di confluenza dal primo lavaggio con mezzi senza siero volta prima tripsinizzazione (0,25%) per 1 - 2 min a 37 ° C. Aggiungere in cellule 10% FBS contenenti DMEM media / F12 per placare la tripsina 0,25%. </li><li> Centrifugare le cellule a 80 g per 3 min. Lavare le cellule in mezzi privi di siero due volte per rimuovere siero residuo, contare le cellule con un emocitometro e risospendere in soluzione salina bilanciata di Hank (HBSS) a 1 - 5 × 10 6 cellule / ml, a seconda della linea cellulare. Tenere in ghiacciofino al momento dell&#39;iniezione. NOTA: MDA-MB-231 cellule del cancro al seno e le cellule di melanoma K1735 sono stati utilizzati in questo studio, ed entrambe le linee cellulari sono stati utilizzati a 2 × 10 6 celle concentrazione / ml. Mantenere la durata tripsinizzazione più breve possibile come trattamento eccessivo può influenzare i risultati del test di metastasi. </li></ol> 2. Preparare topi per tumore delle cellule iniezione <ol><li> Anestetizzare topi intraperitoneale (ip) iniezione di ketamina / xilazina cocktail (ketamina 100 mg / kg, xilazina 10 mg / kg). </li><li> Confermare l&#39;anestesia completa pizzicando i piedi degli animali e di osservare la mancanza di risposta. </li><li> Posizionare il mouse su una lastra di vetro (utilizzato per la fusione gel proteici), e fissare con elastici. </li><li> Se necessario, rimuovere i peli del collo con la rasatura o l&#39;applicazione di una piccola quantità di prodotto di rimozione dei capelli e asciugandosi i capelli fuori con un tovagliolo di carta. NOTA: Se si utilizza topi nudi, saltare questo passaggio in quanto non hanno peli sul corpo. </li><li> Pulire la pelle del collo applicandopovidone-iodio e il 70% di alcol. </li><li> Posizionare il mouse sul palco del microscopio da dissezione </li><li> Fare un&#39;incisione nella pelle ~ 1 cm di lunghezza con un bisturi chirurgico. </li><li> Senza mezzi termini sezionare il muscolo con una pinza dentata per esporre la carotide sotto. </li><li> Separare l&#39;arteria carotide dal nervo vago adiacente con pinza chirurgica. </li><li> Utilizzando pinze chirurgiche, separare un batuffolo di cotone da un batuffolo di cotone, inumidire, e la moda in un batuffolo di cotone più piccola. Inserire questo batuffolo di cotone tampone-idratata sotto la carotide del sito previsto per l&#39;iniezione. </li><li> Posizionare un distale e prossimale di sutura per il batuffolo di cotone e fare nodi sciolti. Stringere il nodo prossimale per bloccare il flusso di sangue nel sito di iniezione. </li><li> Procedere alla iniezione di cellule di cancro se la carotide sul batuffolo di cotone appare completamente pressurizzato con sangue rosso fresco. </li></ol> 3. Cancer Cell iniezione in carotide <ol><li> Vortex e disegnare 100 ml ocellule tumorali f nella siringa. </li><li> Al microscopio da dissezione, inserire lentamente il 31 ago G (con bisello alto) nel lume dell&#39;arteria carotide seduto sulla cima del batuffolo di cotone. </li><li> Iniettare lentamente le cellule dalla siringa nella carotide. iniezione di successo può essere osservata al microscopio dal colore cambiando dei vasi sanguigni vicini e muscolatura quando le cellule tumorali buffered vengono spinti nella circolazione. </li><li> Quando l&#39;iniezione dell&#39;intero volume è completa, sollevare l&#39;arteria carotide distale delicatamente per evitare rigurgito. </li><li> stringere rapidamente il nodo distale per completare il processo di iniezione. </li><li> Dopo aver completato l&#39;iniezione, serrare le legature e tagliare la sutura di seta in eccesso con micro-forbici sotto il microscopio da dissezione. Spostare indietro il muscolo separato per coprire la ferita. Chiudere la pelle con due punti metallici. </li></ol> 4. recupero chirurgico <ol><li> Spostare l&#39;animale operato su una piastra elettricaper il recupero. Si può prendere 30-60 minuti per gli animali a riprendere conoscenza. Nel frattempo, amministrare buprenorfina (0,05 mg / kg) per via sottocutanea come analgesia post-chirurgica. Nota: L&#39;analgesia deve essere fornito secondo il vostro IACUC locale approvato protocollo. </li><li> Una volta che gli animali si svegliano e riprendono il loro comportamento normale, restituire i topi alla loro posizione abitazioni. Fornire i topi con il cibo in gel per diversi giorni dopo l&#39;intervento chirurgico. Mantenere un record chirurgica e tenerlo nella stanza. </li></ol> 5. non invasiva In Vivo Imaging <ol><li> Per le cellule marcate con costrutti reporter luciferasi, misurare l&#39;efficienza di iniezione delle cellule tumorali utilizzando in vivo sistema di imaging 14. NOTA: Imaging non viene eseguita il giorno di iniezione per evitare eccessive sollecitazioni agli animali di ricerca. </li></ol>

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	<li>Gavrilovic, I. T., Posner, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+metastases:+epidemiology+and+pathophysiology.">Brain metastases: epidemiology and pathophysiology.</a> J Neurooncol. 75 (1), 5-14 (2005).</li><li>Patchell, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+management+of+brain+metastases.">The management of brain metastases.</a> Cancer Treat Rev. 29 (6), 533-540 (2003).</li><li>Barnholtz-Sloan, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence+proportions+of+brain+metastases+in+patients+diagnosed+(1973+to+2001)+in+the+Metropolitan+Detroit+Cancer+Surveillance+System.">Incidence proportions of brain metastases in patients diagnosed (1973 to 2001) in the Metropolitan Detroit Cancer Surveillance System.</a> J Clin Oncol. 22 (14), 2865-2872 (2004).</li><li>Schouten, L. J., Rutten, J., Huveneers, H. A., Twijnstra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence+of+brain+metastases+in+a+cohort+of+patients+with+carcinoma+of+the+breast,+colon,+kidney,+and+lung+and+melanoma.">Incidence of brain metastases in a cohort of patients with carcinoma of the breast, colon, kidney, and lung and melanoma.</a> Cancer. 94 (10), 2698-2705 (2002).</li><li>Bendell, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+nervous+system+metastases+in+women+who+receive+trastuzumab-based+therapy+for+metastatic+breast+carcinoma.">Central nervous system metastases in women who receive trastuzumab-based therapy for metastatic breast carcinoma.</a> Cancer. 97 (12), 2972-2977 (2003).</li><li>Clayton, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence+of+cerebral+metastases+in+patients+treated+with+trastuzumab+for+metastatic+breast+cancer.">Incidence of cerebral metastases in patients treated with trastuzumab for metastatic breast cancer.</a> Br J Cancer. 91 (4), 639-643 (2004).</li><li>Romond, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trastuzumab+plus+adjuvant+chemotherapy+for+operable+HER2-positive+breast+cancer.">Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy for operable HER2-positive breast cancer.</a> N Engl J Med. 353 (16), 1673-1684 (2005).</li><li>Mayer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+patient+perspective+on+brain+metastases+in+breast+cancer.">A patient perspective on brain metastases in breast cancer.</a> Clin Cancer Res. 13 (6), 1623-1624 (2007).</li><li>Lin, N. U., Bellon, J. R., Winer, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CNS+metastases+in+breast+cancer.">CNS metastases in breast cancer.</a> J Clin Oncol. 22 (17), 3608-3617 (2004).</li><li>Zhang, C., Yu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microenvironment+determinants+of+brain+metastasis+of+brain+metastasis.">Microenvironment determinants of brain metastasis of brain metastasis.</a> Cell Biosci. 1 (1), 8 (2011).</li><li>Fidler, I. J., Nicolson, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+selectivity+for+implantation+survival+and+growth+of+B16+melanoma+variant+tumor+lines.">Organ selectivity for implantation survival and growth of B16 melanoma variant tumor lines.</a> J Natl Cancer Inst. 57 (5), 1199-1202 (1976).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microenvironment-induced+PTEN+loss+by+exosomal+microRNA+primes+brain+metastasis+outgrowth.">Microenvironment-induced PTEN loss by exosomal microRNA primes brain metastasis outgrowth.</a> Nature. 527 (7576), 100-104 (2015).</li><li>Zhang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SRC+family+kinases+as+novel+therapeutic+targets+to+treat+breast+cancer+brain+metastases.">SRC family kinases as novel therapeutic targets to treat breast cancer brain metastases.</a> Cancer Res. 73 (18), 5764-5774 (2013).</li><li>Lim, E., Modi, K. D., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+bioluminescent+imaging+of+mammary+tumors+using+IVIS+spectrum.">In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li><li>Zhang, C., Zhang, F., Tsan, R., Fidler, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transforming+growth+factor-beta2+is+a+molecular+determinant+for+site-specific+melanoma+metastasis+in+the+brain.">Transforming growth factor-beta2 is a molecular determinant for site-specific melanoma metastasis in the brain.</a> Cancer Res. 69 (3), 828-835 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Le fasi più critiche per successo iniezione arteriosa carotidea delle cellule tumorali sono: 1) anestesia profonda di topo in preparazione per il funzionamento chirurgico; 2) il posizionamento stabile della carotide sulla sommità del supporto di cotone; 3) stretto legatura dell&#39;arteria carotide dopo l&#39;iniezione di successo. anestesia profonda di ~ 30 minuti è di solito necessario per le prestazioni chirurgiche costante sotto il microscopio da dissezione. Usiamo cocktail di ketamin...

La metastasi del cancro al sistema nervoso centrale (SNC) è una malattia devastante, e può comportare l&#39;parenchima cerebrale o le leptomeningi ( &quot;metastasi cerebrali&quot; si riferisce sia in questo articolo). E &#39;il tumore intracranico predominante, superando in numero gliomi primari per&gt; 10: 1 1, 2. Il cancro del polmone, il cancro al seno, e il melanoma sono i primi tre principali malattie neoplastiche che producono alta incidenza di metastasi cerebrali 3, 4. Negli ultimi anni, notevoli progressi nelle nuove terapie per il cancro sono notevolmente prolungato la sopravvivenza e una migliore qualità della vita per molti malati di cancro. Tuttavia, sulla recidiva, l&#39;incidenza di metastasi cerebrali è in rapido aumento. Ad esempio, il trastuzumab anticorpo anti-HER2 (trastuzumab) ha dimostrato notevole efficacia clinica nei pazienti con carcinoma mammario HER2 +; ancora una preoccupante tendenza è emersain questi pazienti: fino a 1/3 di coloro la cui extracranica malattia sistemica inizialmente beneficiato di un trattamento con trastuzumab successivamente sviluppare metastasi cerebrali 5, 6, 7. Purtroppo, i pazienti con metastasi cerebrali sono refrattari a quasi tutte le attuali trattamenti, di solito sperimentare un deterioramento traumatica della qualità della vita, e la loro sopravvivenza a un anno dopo la diagnosi è solo ~ 20% 8. Le attuali terapie per metastasi cerebrali (compresi gli steroidi, la radioterapia cranica, e la resezione chirurgica nei pazienti selezionati) sono solo palliative, non curativo 9. Pertanto, metastasi cerebrali sta emergendo come la prossima sfida imponente in questa epoca di nuove terapie del cancro. Per affrontare la sfida insoddisfatti i pazienti devono affrontare ogni giorno nella clinica, abbiamo urgente bisogno di capire meglio il meccanismo alla base di metastasi cerebrali e usare questa conoscenza per sviluppare nuove terapie. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; colonizzazione successo del cervello da cellule tumorali metastatiche richiede prestazioni di una serie di funzioni mediate dall&#39;interazione intricata di più giocatori biologici, come il bypass della barriera ematoencefalica (BBB) ​​e la fuga dal cervello di intrinseca meccanismi di difesa immunitari 10, nessuna delle quali si riassume in un ex vivo o in vitro sistema. Quindi, la corretta e fedele a modelli in vivo sono fondamentali per gli studi di metastasi cerebrali. Un convenzionale nel test in vivo metastasi introduce le cellule tumorali mediante iniezione vena della coda, che porta la maggior parte delle cellule di rimanere incastrati nel polmone. Lesioni metastatiche cerebrali sono raramente prodotte in questi modelli animali prima della morte causata da carico tumorale nei polmoni 11. iniezione diretta intracerebrale di cellule tumorali produce escrescenza tumorale consistente nel SNC ed è ampiamente usato in studi di gliomi primari. Tuttavia, siniezione uch compromette la BBB e provoca lesioni traumatiche al sito di iniezione, entrambi i punti principali di preoccupazione per quanto riguarda la rilevanza fisiologica di questo modello. Un altro uso frequente percorso introduzione delle cellule del cancro, iniezione intracardiaca, è facile da amministrare e che produce metastasi sperimentale al sistema nervoso centrale. Tuttavia, le metastasi simultanee a siti di organi diversi da quelli del sistema nervoso centrale sono sempre prodotte e possono causare la mortalità degli animali 11; Pertanto, l&#39;elevato grado di variabilità di questo modello rende appropriati per la valutazione quantitativa dei meccanismi biologici o agenti terapeutici con un numero limitato di animali. Qui si descrivono le procedure per la produzione sperimentale metastasi cerebrali tramite l&#39;iniezione di cellule tumorali in arteria carotide comune. Abbiamo usato questo approccio per sezionare i contributi singoli geni &#39;alla cascata metastatica di metastasi cerebrali e per valutare l&#39;efficacia di un intervento terapeuticos 12, 13. I principali vantaggi di questo approccio sono l&#39;elevato grado di riproducibilità e basso grado di variabilità; Lo svantaggio principale è la sofisticazione e la destrezza necessaria per eseguire la microchirurgia.

<table><tbody><tr><td>Ketamine hydrochloride/xylazine hydrochloride solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>K113</td><td></td></tr><tr><td>Routine Stereomicroscope Leica M50</td><td>Leica</td><td>M50</td><td>The microscope is modular and highly configurable to fit particular space requirements.</td></tr><tr><td>Surgical disposable scapel</td><td>Integra Miltex</td><td>4-410</td><td>to make skin incisions</td></tr><tr><td>Tissue Forceps - 1 x 2 Teeth</td><td>Fine Science Tools</td><td>11021-12</td><td>to bluntly dissect mucles</td></tr><tr><td>Dumont #5 - Mirror Finish Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11252-23</td><td>to separate and prepare the carotid artery for injection</td></tr><tr><td>Spring Scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>15025-10</td><td>to cut sutures</td></tr><tr><td>EZ Clip Kit</td><td>Stoelting</td><td>59020</td><td>for wound cloure</td></tr><tr><td>BD Insulin Syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>328438</td><td>for cell injection</td></tr><tr><td>IVIS Spectrum &lt;em&gt;In Vivo&lt;/em&gt; Imaging System</td><td>PerkinElmer</td><td>124262</td><td></td></tr></tbody></table>

intracarotid cancer cell injection to produce mouse models of brain metastasis

Metastasi, la diffusione e la crescita di cellule maligne nei siti secondari all&#39;interno del corpo di un paziente, rappresenta&gt; 90% della mortalità per cancro. Recentemente, impressionanti progressi nelle nuove terapie hanno notevolmente prolungato la sopravvivenza e una migliore qualità della vita per molti malati di cancro. Purtroppo, l&#39;incidenza di recidive cerebrali metastatici sta rapidamente crescendo, e tutte le terapie attuali sono solo palliativi. Quindi, buoni modelli sperimentali animali sono urgentemente necessari per facilitare studi approfonditi della biologia della malattia e per valutare nuovi regimi terapeutici per la valutazione preclinica. Tuttavia, lo standard di test metastasi vivo tramite coda vena iniezione delle cellule tumorali produce prevalentemente lesioni metastatiche del polmone; animali in genere soccombono alla massa tumorale del polmone prima di qualsiasi conseguenza significativa delle metastasi cerebrali. Intracardiaca iniezione di cellule tumorali produce lesioni metastatiche a più siti di organi compreso il cervello; tuttavia, la variabilità della crescita tumorale prodotto con questo modello è grande, smorzando la sua utilità nella valutazione dell&#39;efficacia terapeutica. Per generare modelli animali affidabili e coerenti per lo studio metastasi cerebrali, qui si descrive una procedura sperimentale per la produzione di metastasi cerebrali in casa del mouse (Mus musculus) tramite iniezione intracarotidea delle cellule tumorali. Questo approccio permette di produrre gran numero di topi di metastasi cerebrali-cuscinetto con simili caratteristiche di crescita e di mortalità, facilitando in tal modo gli sforzi di ricerca per lo studio dei meccanismi biologici fondamentali e per valutare nuovi agenti terapeutici.

Ci sono due punti in cui la qualità di iniezione può essere valutata. La prima occasione è per l&#39;osservazione dell&#39;operatore di cambiare i colori dei vasi sanguigni durante l&#39;iniezione. Perdite da iniezioni poveri può essere facilmente osservata al microscopio da dissezione. Il posizionamento stabile e sicuro del corpo del mouse (Figura 1A) e la sua arteria carotidea (Figura 1B) sul batuffolo di cotone di supporto sono fattori critici per...

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Intracarotid Cancer Cell Injection to Produce Mouse Models of Brain Metastasis

Cervello metastasi è diventato un bisogno medico non soddisfatto urgente come la sua incidenza è aumentata mentre le opzioni terapeutiche sono rimaste palliative. La creazione di modelli animali sperimentali di metastasi cerebrali tramite iniezione arteriosa intracarotidea delle cellule tumorali facilita gli studi meccanicistici della biologia della malattia e la valutazione dei regimi di intervento innovative.

Intracarotidea Cancer Cell iniezione per produrre modelli murini di cervello Metastasi

Metastasis, the spread and growth of malignant cells at secondary sites within a patient&#39;s body, accounts for &#62; 90% of cancer-related mortality. ...

intracarotid-cancer-cell-injection-to-produce-mouse-models-brain

Research

JoVE Journal

Cancer Research

26.4K Views.  The University of Texas MD Anderson Cancer Center.  Cervello metastasi è diventato un bisogno medico non soddisfatto urgente come la sua incidenza è aumentata mentre le opzioni terapeutiche sono rimaste palliative. La creazione di modelli animali sperimentali di metastasi cerebrali tramite iniezione arteriosa intracarotidea delle cellule tumorali facilita gli studi meccanicistici della biologia della malattia e la valutazione dei regimi di intervento innovative. 

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Intra-iliac Artery Injection for Efficient and Selective Modeling of Microscopic Bone Metastasis

Intra-iliac artery (IIA) injection is an efficient approach to introduce metastatic lesions of various cancer cells in animals. Compared to the widely used intra-cardiac and intra-tibial injections, IIA injection brings several advantages. First, it can deliver a large quantity of cancer cells specifically to hind limb bones, thereby providing spatiotemporally synchronized early-stage colonization events and allowing robust quantification and swift detection of disseminated tumor cells. Second, it injects cancer cells into the circulation without damaging the local tissues, thereby avoiding inflammatory and wound-healing processes that confound the bone colonization process. Third, IIA injection causes very little metastatic growth in non-bone organs, thereby preventing animals from succumbing to other vital metastases, and allowing continuous monitoring of indolent bone lesions. These advantages are especially useful for the inspection of progression from single cancer cells to multi-cell micrometastases, which has largely been elusive in the past. When combined with cutting-edge approaches of biological imaging and bone histology, IIA injection can be applied to various research purposes related to bone metastases.

This manuscript provides the detailed procedure of intra-iliac artery (IIA) injection, a technique to deliver cancer cells specifically to hind limb tissues including bones to establish experimental bone metastases. Although initially established with breast tumor models, this protocol can be easily extended to other cancer types.

Intra-iliaca iniezione per un efficiente e selettivo Modellazione di microscopico metastasi ossee

Intra-iliac artery (IIA) injection is an efficient approach to introduce metastatic lesions of various cancer cells in animals. Compared to the widely ...

Ricerca

Ricerca sul cancro

Modeling Brain Metastases Through Intracranial Injection and Magnetic Resonance Imaging

Metastatic spread of cancer is an unfortunate consequence of disease progression, aggressive cancer subtypes, and/or late diagnosis. Brain metastases are particularly devastating, difficult to treat, and confer a poor prognosis. While the precise incidence of brain metastases in the United States remains hard to estimate, it is likely to increase as extracranial therapies continue to become more efficacious in treating cancer. Thus, it is necessary to identify and develop novel therapeutic approaches to treat metastasis at this site. To this end, intracranial injection of cancer cells has become a well-established method in which to model brain metastasis. Previously, the inability to directly measure tumor growth has been a technical hindrance to this model; however, increasing availability and quality of small animal imaging modalities, such as magnetic resonance imaging (MRI), are vastly improving the ability to monitor tumor growth over time and infer changes within the brain during the experimental period. Herein, intracranial injection of murine mammary tumor cells into immunocompetent mice followed by MRI is demonstrated. The presented injection approach utilizes isoflurane anesthesia and a stereotactic setup with a digitally controlled, automated drill and needle injection to enhance precision, and reduce technical error. MRI is measured over time using a 9.4 Tesla instrument in The Ohio State University James Comprehensive Cancer Center Small Animal Imaging Shared Resource. Tumor volume measurements are demonstrated at each time point through use of ImageJ. Overall, this intracranial injection approach allows for precise injection, day-to-day monitoring, and accurate tumor volume measurements, which combined greatly enhance the utility of this model system to test novel hypotheses on the drivers of brain metastases.

Intracranial brain metastasis modeling is complicated by an inability to monitor tumor size and response to treatment with precise and timely methods. The presented methodology couples intracranial tumor injection with magnetic resonance imaging analysis, which when combined, cultivates precise and consistent injections, enhanced animal monitoring, and accurate tumor volume measurements.

Modellazione delle metastasi cerebrali attraverso l'iniezione intracraniciale e la risonanza magnetica

Metastatic spread of cancer is an unfortunate consequence of disease progression, aggressive cancer subtypes, and/or late diagnosis. Brain metastases are ...

Modeling Brain Metastasis Via Tail-Vein Injection of Inflammatory Breast Cancer Cells

Metastatic spread to the brain is a common and devastating manifestation of many types of cancer. In the United States alone, about 200,000 patients are diagnosed with brain metastases each year. Significant progress has been made in improving survival outcomes for patients with primary breast cancer and systemic malignancies; however, the dismal prognosis for patients with clinical brain metastases highlights the urgent need to develop novel therapeutic agents and strategies against this deadly disease. The lack of suitable experimental models has been one of the major hurdles impeding advancement of our understanding of brain metastasis biology and treatment. Herein, we describe a xenograft mouse model of brain metastasis generated via tail-vein injection of an endogenously HER2-amplified cell line derived from inflammatory breast cancer (IBC), a rare and aggressive form of breast cancer. Cells were labeled with firefly luciferase and green fluorescence protein to monitor brain metastasis, and quantified metastatic burden by bioluminescence imaging, fluorescent stereomicroscopy, and histologic evaluation. Mice robustly and consistently develop brain metastases, allowing investigation of key mediators in the metastatic process and the development of preclinical testing of new treatment strategies.

We describe a xenograft mouse model of breast cancer brain metastasis generated via tail-vein injection of an endogenously HER2-amplified inflammatory breast cancer cell line.

Modellazione delle metastasi cerebrali tramite iniezione di vena della coda di cellule infiammatorie del cancro al seno

Metastatic spread to the brain is a common and devastating manifestation of many types of cancer. In the United States alone, about 200,000 patients are ...

Ultrasound Imaging-guided Intracardiac Injection to Develop a Mouse Model of Breast Cancer Brain Metastases Followed by Longitudinal MRI

Breast cancer brain metastasis, occurring in 30% of breast cancer patients at stage IV, is associated with high mortality. The median survival is only 6 months. It is critical to have suitable animal models to mimic the hemodynamic spread of the metastatic cells in the clinical scenario. Here, we are introducing the use of small animal ultrasound imaging to guide an accurate injection of brain tropical breast cancer cells into the left ventricle of athymic nude mice. Longitudinal MRI is used to assessing intracranial initiation and growth of brain metastases. Ultrasound-guided intracardiac injection ensures not only an accurate injection and hereby a higher successful rate but also significantly decreased mortality rate, as compared to our previous manual procedure. In vivo high resolution MRI allows the visualization of hyperintense multifocal lesions, as small as 310 &#181;m in diameter on T2-weighted images at 3 weeks post injection. Follow-up MRI reveals intracranial tumor growth and increased number of metastases that distribute throughout the whole brain.

A breast cancer brain metastasis mouse model is established with ultrasound imaging-guided intracardiac injection of MDA-MB231/Br-GFP cells. Development of multifocal intracranial metastases has been monitored longitudinally using high-resolution 9.4 T MRI.

Ultrasound Imaging guidata intracardiaca iniezione di sviluppare un modello murino di Breast Cancer metastasi cerebrali Seguito da longitudinale MRI

Breast cancer brain metastasis, occurring in 30% of breast cancer patients at stage IV, is associated with high mortality. The median survival is only 6 ...

Medicina

Modeling Brain Metastasis by Internal Carotid Artery Injection of Cancer Cells

Brain metastasis is a cause of severe morbidity and mortality in cancer patients. Critical aspects of metastatic diseases, such as the complex neural microenvironment and stromal cell interaction, cannot be entirely replicated with in vitro assays; thus, animal models are critical for investigating and understanding the effects of therapeutic intervention. However, most brain tumor xenografting methods do not produce brain metastases consistently in terms of the time frame and tumor burden. Brain metastasis models generated by intracardiac injection of cancer cells can result in unintended extracranial tumor burden and lead to non-brain metastatic morbidity and mortality. Although intracranial injection of cancer cells can limit extracranial tumor formation, it has several caveats, such as the injected cells frequently form a singular tumor mass at the injection site, high leptomeningeal involvement, and damage to brain vasculature during needle penetration. This protocol describes a mouse model of brain metastasis generated by internal carotid artery injection. This method produces intracranial tumors consistently without the involvement of other organs, enabling the evaluation of therapeutic agents for brain metastasis.

Brain metastasis is a cause of severe morbidity and mortality in cancer patients. Most brain metastasis mouse models are complicated by systemic metastases confounding analysis of mortality and therapeutic intervention outcomes. Presented here is a protocol for internal carotid injection of cancer cells that produces consistent intracranial tumors with minimal systemic tumors.

Modellazione delle metastasi cerebrali mediante iniezione interna di cellule tumorali nell'arteria carotide

Brain metastasis is a cause of severe morbidity and mortality in cancer patients. Critical aspects of metastatic diseases, such as the complex neural ...

Intracranial Cannula Implantation for Serial Locoregional Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Infusions in Mice

Pediatric CNS tumors are responsible for the majority of cancer-related deaths in children and have poor prognoses, despite advancements in chemotherapy and radiotherapy. As many tumors lack efficacious treatments, there is a crucial need to develop more promising therapeutic options, such as immunotherapies; the use of chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy&#160;directed against CNS tumors is of particular interest. Cell surface targets such as B7-H3, IL13RA2, and the disialoganglioside GD2 are highly expressed on the surface of several pediatric and adult CNS tumors,&#160;raising the opportunity to use CAR T cell therapy against these and other surface targets. To evaluate the repeated locoregional delivery of CAR T cells in preclinical murine models, an indwelling catheter system that recapitulates indwelling catheters currently being used in human clinical trials was established. Unlike stereotactic delivery, the indwelling catheter system allows for repeated dosing without the use of multiple surgeries. This protocol describes the intratumoral placement of a fixed guide cannula that has been used to successfully test serial CAR T cell infusions in orthotopic murine models of pediatric brain tumors. Following orthotopic injection and engraftment of the tumor cells in mice, intratumoral placement of a fixed guide cannula is completed on a stereotactic apparatus and secured with screws and acrylic resin. Treatment cannulas are then inserted through the fixed guide cannula for repeated CAR T cell delivery. Stereotactic placement of the guide cannula can be adjusted to deliver CAR T cells directly into the lateral ventricle or other locations in the brain. This platform offers a reliable mechanism for the preclinical testing of repeated intracranial infusions of CAR T cells and other novel therapeutics for these devastating pediatric tumors.

Intracranial Cannula Implantation for Serial Locoregional Chimeric Antigen Receptor CAR T Cell Infusions in Mice

Central nervous system (CNS) tumors are the leading cause of cancer-related death in children, and locoregional immune-based therapies are increasingly being tested for patients in clinical trials. This protocol describes methods for locoregional cannula implantation in mice for the preclinical evaluation of immunotherapeutic infusions targeting CNS tumors.

Impianto di cannula intracranica per infusioni seriali di cellule T del recettore dell'antigene chimerico locoregionale (CAR) nei topi

Pediatric CNS tumors are responsible for the majority of cancer-related deaths in children and have poor prognoses, despite advancements in chemotherapy ...

<meta charset="utf8"></head><body>Riparazione comune dell'arteria carotide dopo l'iniezione in un modello murino

Facilitating Repeat Intracarotid Injections in Mouse Models by a Novel Injection Site Repair Technique

Given recent advances in the delivery of novel antitumor therapeutics using endovascular selective intraarterial delivery methods in neuro-oncology, there is an urgent need to develop methods for intracarotid injections in mouse models, including methods to repair the carotid artery in mice after injection to allow for subsequent injections. We developed a method of intracarotid injection in a mouse model to deliver therapeutics into the internal carotid artery (ICA) with two alternative procedures. 
During injection, the needle is inserted into the common carotid artery (CCA) after tying a suture around the external carotid artery (ECA) and injected therapeutics are delivered into the ICA. Following injection, the common carotid artery (CCA) can be ligated, which limits the number of intracarotid injections to one. The alternative procedure described in this article includes a modification where intracarotid artery injection is followed by injection site repair of the CCA, which restores blood flow within the CCA and avoids the complication of cerebral ischemia seen in some mouse models. 
We also compared the delivery of bone marrow-derived human mesenchymal stem cells (BM-hMSCs) to intracranial tumors when delivered through intracarotid injection with and without injection site repair following the injection. Delivery of BM-hMSCs does not differ significantly between the methods. Our results demonstrate that injection site repair of the CCA allows for repeat injections through the same artery and does not impair the delivery and distribution of injected material, thus providing a model with greater flexibility that more closely emulates intracarotid injection in humans.

<meta charset="utf8"></head><body>Autore in primo piano: Avanzamento del trattamento del glioblastoma attraverso strategie di somministrazione intraarteriosa per virus oncolitici e microRNA

Repair of the intracarotid artery in a mouse model after injection returns blood flow to the artery without negatively impacting the distribution of the injected material. Injection site repair facilitates subsequent injections through the same artery and prevents cerebral ischemia in mouse strains that lack a complete Circle of Willis.

Facilitare la ripetizione delle iniezioni intracarotidei in modelli murini mediante una nuova tecnica di riparazione del sito di iniezione

Given recent advances in the delivery of novel antitumor therapeutics using endovascular selective intraarterial delivery methods in neuro-oncology, there ...

Modeling Brain Tumor Metastasis via Internal Carotid Artery Injection of Cancer Cells

<a href='https://app.jove.com/v/23284/modeling-brain-tumor-metastasis-via-internal-carotid-artery-injection'>Source: Lim, M., et al. Modeling Brain Metastasis by Internal Carotid Artery Injection of Cancer Cells. J. Vis. Exp. (2022)</a>In this video, an anesthetized mouse undergoes a surgical procedure in which cancer cells are injected into the common carotid artery (CCA) to facilitate targeted delivery to the brain. The procedure involves precise suturing and manipulation of the carotid arteries to direct the injected cells toward the internal carotid artery (ICA), promoting tumor formation in the brain over time.

Source: Lim, M., et al. Modeling Brain Metastasis by Internal Carotid Artery Injection of Cancer Cells. J. Vis. Exp. (2022)In this video, an anesthetized ...

Intracarotidea Cancer Cell iniezione per produrre modelli murini di cervello Metastasi

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