JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
This manuscript describes the development of an animal model that allows for the direct testing of the effects of tumor hypoxia on metastasis and the deciphering the mechanisms of its action. Although the experiments described here focus on Ewing sarcoma, a similar approach can be applied to other tumor types.
Hypoxia has been implicated in the metastasis of Ewing sarcoma (ES) by clinical observations and in vitro data, yet direct evidence for its pro-metastatic effect is lacking and the exact mechanisms of its action are unclear. Here, we report an animal model that allows for direct testing of the effects of tumor hypoxia on ES dissemination and investigation into the underlying pathways involved. This approach combines two well-established experimental strategies, orthotopic xenografting of ES cells and femoral artery ligation (FAL), which induces hindlimb ischemia. Human ES cells were injected into the gastrocnemius muscles of SCID/beige mice and the primary tumors were allowed to grow to a size of 250 mm3. At this stage either the tumors were excised (control group) or the animals were subjected to FAL to create tumor hypoxia, followed by tumor excision 3 days later. The efficiency of FAL was confirmed by a significant increase in binding of hypoxyprobe-1 in the tumor tissue, severe tumor necrosis and complete inhibition of primary tumor growth. Importantly, despite these direct effects of ischemia, an enhanced dissemination of tumor cells from the hypoxic tumors was observed. This experimental strategy enables comparative analysis of the metastatic properties of primary tumors of the same size, yet significantly different levels of hypoxia. It also provides a new platform to further assess the mechanistic basis for the hypoxia-induced alterations that occur during metastatic tumor progression in vivo. In addition, while this model was established using ES cells, we anticipate that this experimental strategy can be used to test the effect of hypoxia in other sarcomas, as well as tumors orthotopically implanted in sites with a well-defined blood supply route.
유잉 육종 (ES)은 어린이와 청소년에 영향을 미치는 공격적인 악성 종양이다. 1 종양은 일반적으로 사지에, 연부 조직과 뼈에 개발할 수 있습니다. 전이의 존재 ES 환자를위한 가장 강력한 부작용 예후 인자이지만, 그 현상의 기초가되는 메카니즘은 불분명. 이 종양의 저산소증은 ES의 진행에 연루 몇 가지 요소 중 하나입니다. ES 환자의 종양 조직 내에서 비 - 관류 영역의 존재는 불량한 예후와 연관된다. (3) 시험관에서 저산소증은 ES 세포의 침윤을 증가시키고 프로 전이 유전자의 발현을 트리거합니다. 4-6 그러나, 증거의이 라인에도 불구하고, 저산소증 유도 ES 진행 및 확산에 대한 직접적인 증거는 존재하지 않는다. 또한, 미지의 저산소증은 현재, 이러한 효과가 발휘되는 메커니즘. 따라서, 우리는 시험 관내 데이터와 임상 obser에 존재 사이의 갭을 채우기 위해 생체 내 모델을 만들었습니다적인 혁신. 이 모델 시스템은 생체 병리학 적 및 분자 분석 (도 1)와 결합하여 생체 내에서 종양 진행 및 전이를 수행하는 자기 공명 영상 (MRI)를 사용하여, 자연 환경에서 발생하는 종양에 대한 저산소증의 효과를 직접 테스트 할 수있다.
ES의 확립 된 형질 전환 모델은 현재 사용할 수 없기 때문에, 이러한 종양의 전이 특성에 대한 생체 내 연구는 면역 저하 쥐에 인간 세포의 주사에 의존하고 있습니다. 면역 손상 동물 사용은 질병의 진행에 대한 면역계의 영향을 과소 평가할 수 있지만, 인간의 세포를 사용하는 기능 연구는 번역 가능성을 증가시킨다. 다른 이종 이식 모델 중에서, 꼬리 정맥에 전신 주사를 수행하는 가장 쉬운 아직 이들은 종양 세포 intravasation의 초기 단계를 생략하고 성장 차 사이트에서 탈출. 한편 7-12, orthoto 뼈 (대퇴골, 리브) 또는 근육으로 종양 세포의 주입을 포함 PIC는 xenografting은보다 생물학적으로 인간 암에 관련된 기술적으로 어려운 물론이다. 전이 현상 전에 13-16 그러나, 과거에, 일차 종양의 급속한 성장과 관련된 높은 질병 율을 종종 필요로했다 동물 안락사. 본 연구에서는 MRI에 의해 전이성 진행의 길이 모니터링과 결합 된 결과 원발 종양의 절제 다음에 비복근 근육에 세포 주사의 이전에 설립 모델을 고용했다. 근육과 뼈 - - 경골에 근접 비복근 근육에 (17, 18) 이러한 주사는이 자연 ES 환경에서 종양의 성장을 허용하고 일반적으로 인간에 영향을받는 위치에 원격 전이가 발생. (18) 따라서,이 모델은 정확하게 질병 진행 동안 ES 환자에서 발생하는 전이 과정을 되풀이되었습니다.
텐트 "> 하부 사지 일차 종양의 위치 파악은 종양 조직에 혈액 공급의 정확한 제어를 용이하게한다. 대퇴 동맥 결찰 (FAL)은 원위 영역에 혈액 흐름을 차단하는 혈관 신생 연구에서 이용되는 잘 확립 된 기법이다 레그 및 허혈에 응답 조직 혈관을 조사. 19-20를 중요한 혈류 초기 드롭 3 일 정도 FAL 후에 관찰 담보 용기 개구 조직 재관류 따른다. (20) 이와 같이, 담암 사지에서 수행되면 이 모델은 빠르게 성장하는 종양에서 자연적으로 발생하는 저산소증 / 재관류 이벤트를 재현하고 새로 열린 측부 혈관을 통해 하부 사지에 관류의 복원으로 인한 전이성 종양 세포의 이탈을 가능하게한다. (21) 중요한 것은, 종양의 크기 인 경우,이 절차가 수행되어야 일반적 담암 소 부피의 제어 종양에서 과잉 저산소증 (방지하기에 충분히 작은제어 FAL 투여군간에 종양 저산소증의 수준에서 상당한 차이를 확보 250mm 3) - (150)의 UME.ES 지연에 저산소증의 효과 및 전이의 주파수의 길이 모니터링에 더하여,이 모델은 또한 조직 수집 및 차 종양 및 전이에서 모두 새로운 세포주의 개발을 허용한다. 중요한 것은, 이전의 연구는 전이 유래 세포주는 종양 보급 영구 종양 세포 표현형의 변화시킴으로써 전이 프로세스를 해독하는데이 세포주의 사용을 검증과 연결되어 있는지를 나타내는 동물에 재 도입에 향상된 전이 가능성을 나타내는 것을 설치했다. 총체적으로 18이 모델은 이제 저산소증 유발 전이 경로를 식별하기 위해 필요한 유전 및 분자 분석을 위해 사용될 수있다.
저산소증으로 다양한 t의 악성 종양을 향상 프로 전이성 요인이다umors, 우리의 모델은 골육종 및 횡문근 자연스럽게 사지 발전 다른 유형의 종양에서 저산소증의 역할을 조사하기위한 플랫폼으로 사용될 수있다. 21-23 또한, 유사한 접근법은 혈액 공급이 잘 정의 된 경로와 다른 해부학 적 위치에서 성장하는 악성 종양에 적용 할 수있다. 궁극적으로, 모델이 수정 될 수 및 유틸리티는 또한 개별 연구 필요에 따라 확장.
모든 절차는 조지 타운 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다.
동소 이식 주입 1. 셀 준비
비장근 근육 ES 세포의 2 동소 이식 주입
3. 주요 종양의 성장을 모니터링
종양 베어링 뒷다리에 저산소증을 유도 4. 대퇴 동맥 결찰 (FAL)
다리 절단 수술 5. 차 종양 절제술
주 : 송아지 크기가 대조군 250mm 3 저산소 그룹 FAL 후 3 일에 도달했을 때 종양 베어링 하부 사지 절단 될.
전이의 존재 6. 모니터링 마우스
7. 자기 공명 영상 감지 전이에 대한 (MRI)
8. 안락사와 부검
9 차 세포 배양
비복근 근육에 ES 세포의 주입 후, 일차 종양 250mm (3)의 소 사이즈로 성장할 수있다 (도 1, 2). 각각 SK-ES1 이종 이식에 대한 TC71 20 ~ 25 일 15 일 - 종양에 필요한 시간이 볼륨은 일반적으로 10 범위에 도달합니다. 250mm 3 전시 내인성 저산소증의 비교적 낮은 레벨의 체적 소에서의 종양 hypoxybrobe -1- (pimonidazole)에 기초하여, (종양 조직의 약 3 %) (도...
우리의 모델은 두 개의 실험 그룹 전이 비교 포함 - 종양 250mm (3)의 커프 용적에 도달시 절단 뒤에 뒷다리에서 개발 허용 대조군 및 저산소증 노출기를되는 tumor-에서 베어링 뒷다리 3 일 후에 절단 한 다음, 동일 볼륨 FAL 받는다. 제어 종양에 비해이 실험의 FAL 처리 된 종양은 약간의 지연과 함께 절단 된 경우에도, 그 사이즈 및 절단 결찰 사이 3 일 동안 증가하지 않는다. 따라서, 이러한 접?...
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by National Institutes of Health (NIH) grants: UL1TR000101 (previously UL1RR031975) through the Clinical and Translational Science Awards Program, 1RO1CA123211, 1R03CA178809, R01CA197964 and 1R21CA198698 to JK. MRI was performed in the Georgetown-Lombardi Comprehensive Cancer Center's Preclinical Imaging Research Laboratory (PIRL) and tissue processing in the Georgetown-Lombardi Comprehensive Cancer Center's Histopathology & Tissue Shared Resource, both supported by NIH/NCI grant P30-CA051008. The authors thank Dan Chalothorn and James E. Faber, Department of Cell Biology and Physiology, University of North Carolina at Chapel Hill, for their assistance with postmortem x-ray angiography, and providing insight and expertise on collaterogenesis.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
SK-ES1 Human Ewing sarcoma (ES) cells | ATCC | ||
TC71 Human ES cells | Kindly provided from Dr. Toretsky | ||
McCoy's 5A (modified) Medium | Gibco by Life Technologies | 12330-031 | |
RPMI-1640 | ATCC | 30-2001 | |
PBS | Corning Cellgro | 21-040-CV | |
FBS | Sigma-Aldrich | F2442-500mL | |
0.25% Trypsin-EDTA (1x) | Gibco by Life Technologies | 25200-056 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco by Life Technologies | 15140-122 | |
Fungizone® Antimycotic | Gibco by Life Technologies | 15290-018 | |
MycoZap™ Prophylactic | Lonza | VZA-2032 | |
Collagen Type I Rat tail high concetration | BD Biosciences | 354249 | |
SCID/beige mice | Harlan or Charles River | 250 (Charles River) or 18602F (Harlan) | |
1 ml Insulin syringes with permanently attached 28 G ½ needle | BD | 329424 | |
Saline (0.9% Sodium Chloride Injection, USP) | Hospira, INC | NDC 0409-7984-37 | |
Digital calipers | World Precision Instruments, Inc | 501601 | |
Surgical Tools | Fine Science Tools | ||
Rimadyl (Carprofen) Injectable | Zoetis | ||
Hypoxyprobe-1 (Pimonidazole Hydrochloride solid) | HPI, Inc | HP-100mg | |
hypoxyprobe-2 (CCI-103F-250 mg) | HPI, Inc | CCI-103F-250mg | |
Povidone-iodine Swabstick | PDI | S41350 | |
Sterile alcohol prep pad | Fisher HealthCare | 22-363-750 | |
LubriFresh P.M. (eye lubricant ointment) | Major Pharaceuticals | NDC 0904-5168-38 | |
VWR Absorbent Underpads with Waterproof Moisture Barrier | VWR | 56617-014 | |
Oster Golden A5 Single Speed Vet Clipper with size 50 blade | Oster | 078005-050-002 (clipper), 078919-006-005 (blade) | |
Nair Lotion with baby oil | Church & Dwight Co., Inc. | ||
Silk 6-0 | Surgical Specialties Corp | 752B | |
Prolene (polypropylene) suture 6-0 | Ethicon | 8680G | |
Vicryl (Polyglactin 910) suture 4-0 | Ethicon | J386H | |
Fisherbrand Applicators (Purified cotton) | Fisher Scientific | 23-400-115 | |
GelFoam Absorbable Dental Sponges - Size 4 | Pfizer Pharmaceutical | 9039605 | |
Autoclip Wound Clip Applier | BD | 427630 | |
Stereo Microscope | Olympus | SZ61 | |
Autoclip remover | BD | 427637 | |
Aound clip | BD | 427631 | |
MRI 7 Tesla | Bruker Corporation | ||
Paravision 5.0 software | Bruker Corporation | ||
CO2 Euthanasia system | VetEquip | ||
25 G 5/8 Needle (for heart-puncture) | BD | 305122 | |
0.1 ml syringe (for heart-puncture) | Terumo | SS-01T | |
K3-EDTA Micro tube 1.3 ml | Sarstedt | 41.1395.105 | |
10% Neutral Buttered Formalin | Fisher Scientific | SF100-4 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유