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このプロトコルの目的は、その後去勢と、前立腺癌細胞の前立腺内注入を示すことです。同所性同種アンドロゲン依存性去勢抵抗性前立腺癌の前臨床モデルは臨床的に関連する腫瘍微小環境と免疫ホストのコンテキストで疾病研究にとって重要です。
皮下の両方上の複数の利点を有するトランスジェニック遺伝子組み換えマウス モデルと、同所性同種腫瘍モデルは前臨床前立腺癌研究のための貴重なツールです。皮下腫瘍とは異なり同所性同種腫瘍は臨床的により正確な血管、腫瘍微小環境、複数の治療の反応を含まれています。対照的に遺伝子組み換えマウスのモデル、モデル低コストで実行できるし、短い時間、非常に複雑な異機種混在のマウスやひとがん細胞株の使用を伴う直交異方性にむしろその 1 つの遺伝子の変異とこれらのセル行することがでく遺伝子組み換え、イメージング エージェントを表現するような。ここでは、外科的マウスの前立腺前葉にルシフェラーゼを mCherry 発現マウスの前立腺癌細胞株を注入するためのプロトコルを提案する.これらのマウスでは、同所性同種腫瘍生体内非侵襲的監視され腫瘍体積、重量、マウスの生存、免疫の浸透をさらに分析を開発しました。さらに、同所性同種担癌マウス外科的去勢、即時腫瘍の回帰とその後の再発につながる、去勢抵抗性前立腺癌を表します。技術的なスキルは、この手順を実行する必要がある両方のアンドロゲン依存性や去勢抵抗性前立腺癌のこの同系同所性同種モデルはフィールドのすべての捜査に大いに役立つ。
前立腺癌は、最高率 (161,360 男性) を持ち、2017年1で (84,590 男性) の第 3 最も男性のがんによる死亡を引き起こすと推定されます。診断時に、前立腺の腫瘍でありアンドロゲン非依存、手術前立腺摘除術、放射線療法、および/またはアンドロゲン除去療法 (ADT) によって扱われるがそれぞれの治療は複数の主要な合併症と合併症の2に関連付けられています。,3,4,5,6,7,8,9,10. 去勢抵抗性前立腺癌 (CRPC) として ADT 後腫瘍退縮、にもかかわらずほぼすべての腫瘍が再発します。この段階で承認された治療法は、ドセタキセル、シプロイセル T 免疫療法と抗アンドロゲンの低分子 enzalutamide、abiraterone、まだ個々 の療法は 5.2 ヶ月11,以上の生存延長効果を付与12,13,14,15,16,17します。 したがって、前立腺癌のすべての段階で、男性は必要改良された治療法の選択肢とする最適な前臨床疾患モデリングは重要な合併症の管理。
正しい手順で前立腺癌細胞株は、同系や異種同所性同種腫瘍の開発につながる、マウス前立腺に外科的注入できます。同所性同種腫瘍モデルはすべて腫瘍生物学と創薬開発研究、臨床的に代表的な腫瘍微小環境 (TME) と腫瘍の開発を可能にするに最適です。先行研究は、皮下皮下腫瘍ある変更された腫瘍血管系、抗血管新生療法18,19に差分なり臨床的に正確な応答につながることを示しています。さらに、複数の研究はそれがあったかどうかに応じて、同じセル行の治療に複数の化学療法の増加又は減少の有効性投与皮下またはがん、後者の最高表現人間で見られるものを観察しています。がん20,21,22。さらに、sc のモデルではなく大腸癌同所性モデルにのみ腫瘍生成でした転移23を誘導するために必要な正しい分解酵素。最後に、免疫療法が癌治療の最前線に出てくるにつれ、彼らは前立腺癌24,25、正確な TME と同系の前臨床モデルの重要な利点を提供するためにまだ持っている、特にとして、免疫ホストのドレインのリンパ節は重要です。
腫瘍部位に基づいてこれらの矛盾した結果の責任多くの要因があります。異なる TME と癌細胞は別の組織に固有の内皮にさらされている、血管新生、腫瘍開発26,27に影響することを変更します。正しい TME と同所性同種腫瘍臨床的に関連する薬物送達、低酸素状態、抗血管新生治療28の評価を可能にします。遺伝子組み換えモデル (宝石) は長いが必要、正確な TME が含まれて繁殖、高コストとはしばしば時間単一または少数の遺伝子ノックアウトまたは臨床的に関連するレベルを超えて過剰発現の操作に基づいています。対照的に、人間の腫瘍のような同所性同種腫瘍で使用されている人間またはマウスの前立腺癌細胞株、単一細胞内および細胞29,30間異質性を表示するためにより遺伝的に複雑です。また宝石とは異なり同所性同種癌細胞イメージ投射様相を表現するように設計したり増加または、関心との in vitroとin vivoの実験結果の他の分子の減らされたレベルを直接比較することができます。同所性同種腫瘍は、プライマリ患者由来の細胞から形作ることができます。ここでは、直交異方性アンドロゲン依存性腫瘍を形成し、去勢後、同所性同種 CRPC として再発前立腺癌細胞の内前立腺注射を実行するための方法論を報告します。
すべてのこのプロトコルに記載されている動物のプロシージャが倫理規程と適切な大学機関動物ケアの承認および使用委員会 (IACUC) に準拠して実行されます。
1. 手術材料やがん細胞の調製
2. 術前マウス作製
注: 家のマウス大学動物施設における少なくとも 1 週間手術前に十分な適応を可能にし、動物のストレスを最小限に抑える。手順 2.1 2.6 は、外科医の助手によって実行されます。すべての後の手術の手順は、無菌手技と滅菌手袋と手術器具を使用して外科医によって実行されます。
3. 内前立腺注入
注: 無菌条件の下ですべての手術手順に従います。顕微鏡やマウス配置のいずれかを調整する非滅菌の他のオブジェクトは外科医の助手によって行う必要があります。
4. 術後マウス ケア
5. 発光腫瘍イメージング
6. 腫瘍、腫瘍の分析のコレクション生存エンドポイント
7. 手術去勢 CRPC をモデル化する
本稿では、我々 手術を注射したマウス前立腺癌細胞株、Myc-キャップ (図 1 a)、前立腺前葉に臨床的に関連する TME と正しい同所性同種前立腺の腫瘍の開発につながる前立腺排出リンパ節 (図 1 b)。ミクロ解剖はさみ、グレーフェ鉗子、グレーフェ組織鉗子、縫合糸カッターと針ホルダー、50 μ L のシリンジを用いた 28 ゲージ針 (図 1) が実施されました。包皮腺 (図 1) の上約 1 cm 正中腹部切開、1 つ精嚢と前立腺添付前葉に位置していた、(図 1E) で外部化を実行する後と 30 μ L (1 x 10 の6セル) の1:1 PBS/マトリゲル細胞懸濁液は、前立腺 (図 1 階) として最初に葉の充血と漏れ (図 1) の欠如によって検証されますに注入されました。
同所性同種腫瘍の成長を監視するには、私たち安定発現するホタルのルシフェラーゼと mCherry を表現する Myc キャップ細胞腫瘍非侵襲体内の発光 (図 2 a) および蛍光 (図が続くことを可能にします。2 b)、それぞれ。このイメージングの制限の 1 つは、信号の強さに応じてを腫瘍のサイズが増加を続けながらに飽和定量化をイメージングがあります、です。したがって、高い信号強度と、この生体内イメージングは当初実験的グループ間で腫瘍量を正規化、および実験的治療後腫瘍サイズの減少の後で決定により便利。MRI や PET、CT. 小動物などの他のイメージ投射様相も利用できます。
同所性同種腫瘍は前立腺内注入 (図 3 a) 後 30 日目に腹部から切除した.同所性同種腫瘍前立腺前葉のサイトに置く必要があります。腫瘍、腹部全体の固まりまたは前方の腹部壁に接続されている不適切な前立腺内注入し、リークを示します。適切な技術と腫瘍体積 (図 3 b) と重量 (図 3) が比較的小さい標準エラーを記録できます。ただし、観察、小規模および大規模な腫瘍塊といくつかの変動があります。したがって、前処理イメージング定量化実験腕の間腫瘍負荷を均等化するための最初の使用は、すべての実験のため重要です。さらに、これらのマウスのがん細胞は、免疫の/ニュージャージー州 FVB マウスに注入したと、TME は CD3 T 細胞 (図 3 D) (または他の免疫細胞型) の免疫組織染色 (IHC) (またはフローサイトメトリーまたは他の技術) によって分析できます。最後に、このモデルは (図 3E) 大きな原発腫瘍質量原因出血腹部腹水36として客観的生存エンドポイントを提供および/または歩行やグルーミング、立毛37を減少しました。時折、死は、尿の出力をブロック腫瘍の成長によって引き起こされる可能性があります。
最後に、このモデルは、アンドロゲン依存性前立腺癌と CRPC、後者の予後不良を与えるし、新規治療法の選択肢が必要な研究に利用できます。後同所性同種腫瘍開発、マウス外科的去勢、前述38として。これは、主要な生存術は、回復や有害事象の合併症を監視するため細心の注意を与えられなければなりません。去勢後、3 日以内 CRPC (図 4 a) を表す約 30 日後以降腫瘍再発が続く強い抗腫瘍が観察されました。CRPC 腫瘍郭清をすることができます組織学的分析し、AR の高レベルを維持し、神経内分泌マーカー、シナプトフィジン (図 4 b) に負の値が任意の神経内分泌分化を表示されません。
図 1: 前立腺前葉、ドレイン リンパ節、前立腺内の細胞注射の代表的な手法です。(A)右前前立腺葉の画像 (黒、*)、右精嚢 (白)、右睾丸と脂肪パッド (緑) と膀胱 (黄色)、 (B)両側前立腺排水傍大動脈リンパ節 (オレンジ)、 (C)を添付ミクロ解剖はさみ、グレーフェ鉗子、グレーフェ組織鉗子、縫合糸カッターと針ホルダー、28 ゲージ針 (左右から)、 (D)正中切開、 (E)精嚢と前立腺前葉 50 μ L のシリンジ外部化、 (F)、 (G)前立腺前葉の充血の前立腺内注入この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: In vivo発光と蛍光腫瘍イメージングします。(A)ルシフェラーゼと(B) mCherry-表現する IVIS スペクトル イメージング システムを用いた同所性同種 Myc キャップ腫瘍をイメージしました。生物発光の全光束 (光子/s) によって定量化を行った。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 腫瘍体積、重量、免疫の浸潤、および生存のための組織学の同所性同種腫瘍解析します。同所性同種腫瘍が前立腺内注入後 30 日目に解剖し、 (A)総イメージング、 (B)腫瘍体積 (π/6 × L × W × H;L 腫瘍、W の長い軸の長さを = = 垂直幅、H = 垂直高さ)、 (C)腫瘍重量、 (D) CD3 IHC (スケールバー = 100 μ m)、および出血性の腹部の外観として目的のエンドポイントとの(E)存続腹水。(B)平均の平均 ± 標準誤差として表されるデータ。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: アンドロゲン依存性前立腺癌と CRPC の両方をモデルにその後外科的去勢と前立腺内注射。(A)発光前と後の去勢 (Cx) で同所性同種ルシフェラーゼを表現する腫瘍を有するマウスをイメージしましたし、 (B)は、CRPC を再発した腫瘍を切除した (黒 = 同所性同種前立腺腫瘍; 黄色 = 膀胱)、H によって分析 &E、AR IHC とシナプトフィジン IHC (積極的なマウス コントロール) と (スケールバー = 50 μ m)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
本稿では外科内前立腺癌細胞の注射を実行するプロトコルの概要を説明します。我々 はアンドロゲン依存性とMYC過剰発現を利用 (ひと前立腺癌39の 80-90% を発現増加見て) マウスの前立腺癌細胞株、Myc キャップ、もともとこんにち Myc マウス32 から分離されました。、33。この細胞株はルシフェラーゼと非侵襲的体内の生物発光と蛍光腫瘍イメージングのための mCherry の両方をそれぞれ表現する導入安定。さらに、外科的去勢は腫瘍の回帰とその後の再発につながる、アンドロゲン依存性腫瘍の開発後も行った。したがって、我々 は免疫ホストの同所性同種アンドロゲン依存性前立腺癌と CRPC の両方をモデル化する詳細を提供します。
マウスの前立腺前葉に myc キャップ細胞を注入しました。マウス前立腺前立腺の前方、腹側、背側に葉から成り、ひと前立腺周辺ゾーン、経過のゾーン、および単一の葉40内中央のゾーンで構成されています。先行研究解剖学的および組織学的に比較しているひと末梢に背マウス葉中ゾーン、前立腺癌41の大半の人間の中央ゾーン42, , マウス葉サイト43より最新かつ包括的な分析は前頭葉と背外側の葉が前葉と比較すると、密接に関連遺伝子発現パターンを表示することを示しています。44はさらに、前立腺癌の開発は宝石40前頭葉で観察されているし、前立腺内のプロシージャの前葉は最小量の漏れでがん細胞のソリューションに必要な量の注入、変動。
サウスカロライナおよびトランスジェニック宝石を使用して癌モデル複数の欠陥と限界があります。人工 TME で栽培皮下腫瘍差分レスポンス同じ細胞およびひと疾患20,21,22から同所性同種腫瘍とは対照的に、化学療法があります。これは皮下腫瘍、抗血管新生療法18,19への差動応答によって代表されるよう変更された血管起因する可能性があります。それどころか、同所性同種腫瘍は適切な TME、ドレインのリンパ節と血管系を開発し、マウス細胞株、またそれにより腫瘍免疫と免疫療法への応答の分析を可能に実行することができます。
トランスジェニック宝石開発腫瘍免疫ホストの適切な TME はまだこれらのモデルは通常29単一または少数の遺伝子変異と腫瘍を開発することによって人間の癌を単純化します。Myc キャップと他の前立腺癌細胞株の解析では、彼らは多くの大きい体コピー数変化とやあ Myc マウスとされた派生29の他の宝石からの腫瘍よりも染色体の変化含まれていることを明らかにしました。さらに、宝石は、コストの増加とマウス繁殖の十分な力の実験を実行するために必要な時間によって制限されます。同所性同種腫瘍モデルでは、これらの制限を克服できます。人間とマウスの前立腺癌細胞株はひと疾患29に関連する多くの遺伝子を含むし、人間癌のようなまた個々 のセル30間偉大な異質性を示します。同所性同種マウス同系腫瘍免疫学的分析を可能にする同所性同種しながら人間の異種腫瘍ひと細胞治療の解析できます。最後とは異なり、注射、腫瘍の成長を監視できるように生物発光・蛍光イメージング分子式の正規化, 実験群間で腫瘍の負担する前に行を変更することができますセルの宝石と治療とに対応を監視します。外科的去勢後の CRPC 再発と腫瘍の回帰に従ってください。
このプロトコルの重要なステップは、検索および他の組織の損傷や細胞の 30 μ L の成功した前立腺内注入を実行する精嚢に穴をあけることがなく精嚢と前立腺添付前葉を外在化懸濁液の漏れと腹部全体の非直交異方性腫瘍の開発を防ぐために任意の漏れを正しく収集なし。前立腺内注入の主要な制限はマウス腫瘍の可変性を最小限に抑えるために必要な技術的なスキルを達成します。これは CRPC は、外科的去勢の追加の変数を持つのモデリングに特に重要です。Prostatically 内注入および去勢マウスも従わなければなりません密接に回復と有害事象のため彼らは 2 つの主要な生存の手術を受けていると。別の制限は、各前立腺内注入の時間です。これは削減することができますに低 20 分として、外科医としてアシスタントを準備できます次のマウスと現在のマウスは縫合されています。最後に、同所性同種 Myc キャップ腫瘍は積極的な高速成長し、原発腫瘍のため (と早くも 35 日) 約 46 日に生存エンドポイントに到達腫瘍大量。遅い腫瘍開発や長期的な治療を必要とする研究は、初期注入細胞数と治療療法の経験的最適化する必要があります。皮下腫瘍や宝石の制限と対照をなして同所性同種腫瘍モデルの上記の制限のすべてを克服することができます、およびプロトコルの追加変更は個々 の実験的ニーズに基づいて行うことができます。
として、同所性同種腫瘍モデルは生体外での使用を含む-処理された細胞、これらの細胞は研究のニーズに応じて変更できます。ここでは、ルシフェラーゼと生体内で腫瘍を監視するための mCherry を安定して表現するこれらの細胞を変更しました。腫瘍のサプレッサー PTEN、同所性同種腫瘍 (レビューで原稿) として速く育つより積極的な臨床的に関連したセルラインを生成するための CRISPR Cas9 ノックアウトも行ってきました。同所性同種腫瘍モデルでは、アンドロゲン依存性前立腺癌と CRPC とイメージ投射様相やノックダウンまたは過剰の選択遺伝子を表現する可能性の両方を勉強することの利点と、このプロトコルは、すべての貴重なリソースとして機能します。前立腺癌の研究。
著者が明らかに何もありません。
この作品は、国立衛生研究所健康補助金 Praveen Thumbikat (NIDDK R01 DK094898)、Sarki Abdulkadir (NCI R01 CA167966、NCI R01 CA123484 NCI P50 CA180995)、ジョナサン ・ アンカー (NCI F30 CA203472) によって支えられました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Myc-CaP cell line | ATCC | CRL-3255 | Verify as mycoplasma-free before use |
Micro-dissecting scissors | Roboz | RS-5910 | |
Graege forceps | Roboz | RS-5135 | |
Graefe tissue forceps | Roboz | RS-5150 | |
Olsen-Hegar needle holder with suture cutters | FST | 12002-12 | |
50 µL Syringe 705 RN SYR | Hamilton | 7637-01 | Sterilize by ethylene oxide gas |
28-gauge Needles Small Hub RN | Hamilton | 7803-02 | Point style 4, Angle 45°, Length 0.75 in. Sterilized by ethylene oxide gas |
RPMI | Gibco | 18875-093 | |
FBS | Gibco | 10437-028 | |
Pencillin/Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
PBS | Gibco | 14190-144 | |
0.25% trypsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
Matrigel basement membrane matrix, phenol red-free, LDEV-free | Corning | 356237 | Thaw on ice in 4°C overnight before use |
Isoflurane | Henry Schein | 11695-0500-2 | Acquired from Northwestern University Center for Comparative Medicine (CCM) |
26 5/8-gauge syringe | BD | 309597 | For meloxicam and buprenorphine injections |
Buprenorphine hyrochloride 0.3 mg/mL | 12496-0757-5 | Controlled substance, acquired from Northwestern University CCM | |
Ophthalmic ointment lubrication | Akron | 17478-162-35 | |
Betadine surgical scrub (povidone-iodine, 7.5%) | Purdue Products | 67618-151-16 | |
Sterile non-adhering pads | Moore Medical | 10775 | |
Sterile alcohol wipes | Fisher Scientific | 22-363-750 | |
Surgical microscope Stemi DV4 | Zeiss | ||
Sterile polyester tipped applicators | Puritan | 25-806 1PD | |
5-0 vicryl absorbable reverse cutting needle sutures | eSutures | J493G | |
4-0 nylon monfilament non-absorbable reverse cutting needle sutures | eSutures | 699H | |
Glass bead sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
Sterile saline 0.9% sodium chloride | Hospira | 0409-4888-02 | |
Meloxicam (Eloxiject) 5 mg/mL | Henry Schein | 11695-6925-1 | Acquired from Northwestern University CCM |
D-luciferin Firefly, sodium salt monohydrate | Goldbio | LUCNA | |
IVIS Spectrum Imaging System | PerkinElmer | ||
Cauery surgical pen | Bovie Medical Corporation | AA01 | |
CD3ε antibody (clone 2GV6) | Ventana | 790-4341 | |
Caliper | Fisher Scientific | 14-648-17 | |
Androgen receptor antibody | Thermo Scientific | RB-9030-P1 | 1:500 staining dilution |
Synaptophysin antibody (clone Z66) | Life Technologies | 18-0130 | 1:200 staining dilution |
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