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Method Article
O cérebro é um local único, com qualidades que não são bem representados por análises in vitro ou ectópicas. Ortotópico modelos de mouse com localização e características de crescimento reprodutíveis podem ser criados de forma confiável com injeções intracranianas utilizando um instrumento de fixação estereotáxica e uma bomba de seringa de baixa pressão.
Modelos de tumor ortotópico Atualmente a melhor maneira de estudar as características de um tipo de tumor, com e sem intervenção, no contexto de um animal vivo - especialmente em locais com qualidades fisiológicas e arquitectónicas únicas, tais como o cérebro in vitro e modelos ectópica não pode. responsáveis por funções como a vasculatura, a barreira hemato-encefálica, metabolismo, distribuição de medicamentos e toxicidade, e uma série de outros fatores relevantes. Ortotópico modelos têm as suas limitações também, mas com células tumorais técnica adequada de interesse podem ser precisamente em vós implantada no tecido que melhor imita as condições do cérebro humano. Empregando os métodos que proporcionam volumes medidos com precisão a localizações definidas com precisão a uma taxa consistente e pressão, os modelos murinos de tumores cerebrais humanos, com taxas de crescimento previsível pode ser criado de forma reprodutível e são adequados para a análise fiável de diversas intervenções. O protocolo descrito aqui enfoca a technical detalhes de concepção e preparação para uma injeção intracraniana, a realização da cirurgia, e garantir o crescimento do tumor de sucesso e reprodutível e fornece pontos de partida para uma variedade de condições que podem ser personalizadas para uma gama de diferentes modelos de tumor cerebral.
Estudos in vitro de células tumorais do cérebro são de valor inestimável para dissecar mecanismos moleculares crescimento, sobrevivência, migração e invasão das células cancerosas de condução; experiências em células cultivadas pode definir as vias de sinalização, sugerem potenciais alvos terapêuticos, e caracterizar a resposta celular ao tratamento com droga. Mas in vitro sistemas são demasiado simplista para prever a resposta do organismo aos medicamentos; faltam as reacções fisiológicas, as respostas imunes, microambiente celular, e heterogeneidade global dos sistemas de animais vivos. Geneticamente modificados modelos pode ser inestimável, quando disponível, mas existem diferenças moleculares entre as espécies e células de ratinho não pode recapitular eventos em processos humanos, resultando em diferenças significativas quando se comparam modelos animais para observações clínicas 1. Modelos de xenotransplante de rato envolvendo subcutânea (SQ) de injecção de linhas de células de tumor cerebral humanas sob a pele do flanco são fáceis de realizare medir; eles podem ser utilizados para tratar os efeitos de modificação do gene e a administração do fármaco / distribuição, o metabolismo e a toxicidade. Desvantagens significativas, no entanto, limitar a utilidade de modelos SQ. O microambiente não recapitular o de um tumor cerebral que ocorre naturalmente: as interacções de vários tipos de células e tecidos; vasculatura local, e uma miríade de outros factores única para o cérebro não pode ser replicado. Para reproduzir de forma mais precisa o único meio de um tumor cerebral que ocorre naturalmente e testar os efeitos da intervenção farmacêutica, deve ser utilizado um modelo ortotópico de rato. Além disso, as técnicas de ortotópicos pode ser utilizado como parte de uma abordagem de engenharia genética em que as células não-cancerosas humanas primárias (diferenciadas ou progenitoras) são geneticamente modificados e injectada no sítio correspondente de um rato, com ou sem as células do estroma humanas, resultando em tumorigénese semelhante ao observado em seres humanos um.
Este artigo descreveuma metodologia para criar com precisão e de forma reprodutível os tumores do cérebro em ratos. Utilizando esta técnica, o utilizador pode injectar com precisão uma pequena alíquota de suspensão de células em uma localização da região fronto-parietal-temporal do córtex cerebral do rato determinado. Mortalidade Mouse é extremamente baixo; em nossas mãos, não os ratos morreram de complicações cirúrgicas após 185 procedimentos. Características do tumor resultante pode ser comparado com o de tumores humanos clínicos típicos; por exemplo: a rapidez de crescimento, o grau de necrose, a extensão da invasão, a heterogeneidade do tipo de células, a presença de células mitóticas, marcadores de proliferação e apoptose, etc As linhas de células ou de tecidos ou amostras de tumores humanos desagregados pode então ser avaliada com base na sua capacidade para simular quadro clínico real. Pharmaceuticals, seleccionadas com base no seu desempenho em cultura de células, podem ser testadas no âmbito de um metabolismo de funcionamento, sistema circulatório, e barreira sangue-cérebro, como elas existem em um animal sobrecarregados witha do tumor, todos em um contexto de arquitectura relevantes. Além disso, as células escolhidas para injecção pode ser geneticamente modificado para investigar o impacto de knockdowns específicos, deleções, knock-ins, mutações, etc, sobre o crescimento de tumores e sobrevivência.
Um número de publicações documentam tumores estudos usando uma variedade de técnicas intracranianas. Yamada et al. Fez um estudo detalhado da injeção de corante e de células U87 e descobriu que a minimização do volume e injeção taxa produziu o melhor tumor 2. . Brooks et al encontraram reprodutibilidade superior e eficiência usando um injector controlado por um microprocessador, em vez de um método manual para entregar os vectores virais; suas conclusões sobre os parâmetros de injeção ideais são aplicáveis a entrega de 3 células. Shankavaram et al. Mostrou que o glioblastoma multiforme (GBM) linhas de células injectadas ortotopicamente (utilizando um método manual) no cérebro recapitulado no perfil da expressão do gene cltumores inical mais perto do que in vitro ou SQ xenotransplantes, apoiando o uso de modelos intracranianos para estudos pré-clínicos 4. Giannini et al. Células de espécimes cirúrgicos humanos que haviam sido sustentados nos flancos de ratos nu por passagens em série no cérebro de camundongos injetados adicionais, e mostrou que esta abordagem preservada alterações genéticas do tumor do paciente no modelo 5. Resultados semelhantes foram relatados por Yi et al 6. Usando uma configuração estereotáxica, local da injeção cuidadosamente definidos, e uma taxa de injeção lenta e constante, obtiveram tumores cerebrais reprodutíveis com taxas de crescimento consistentes e alta (100%) Taxa de enxerto. A validade desta técnica, portanto, foi bem estabelecida; uma pesquisa bibliográfica sugere que as aplicações desta técnica são extensas. Carty et al. Utilizado injecções intracranianos para entregar com sucesso vectores virais que expressam genes terapêuticos para o córtex frontal de transgenic modelo de doença de Alzheimer 7. Thaci et al. Descreveu a utilização de injecções intra-cranianas para entregar adenovírus oncolítico terapêutico num transportador base de células estaminais neuronais em ratinhos nus portadores de tumores GBM já ortotopicamente injectados 8. Claramente, as injeções intracranianas são uma ferramenta versátil e eficaz para a investigação pré-clínica. Publicações anteriores no Jornal of Experiments visualizado descrevem abordagens fundamentais 9-11, mas tomamos o conceito de injeção de tumor intracraniano e modelagem ortotópico a um maior nível de precisão usando a tecnologia fácil de dominar.
Todos os procedimentos foram revistos e aprovados por nosso comitê de cuidados com os animais e uso institucional.
1 Plano do Experimento
2 Monte o Equipamento
3 Prepare Células para Injeção
4. Anestesie e Prepare mouse para Cirurgia
5. Execute Injeção
6. Finish e Recuperação Monitor & Desenvolvimento Tumor
Xenografts intracranianas confiáveis podem ser criados com esta técnica descrita. Identificando as estruturas críticas do crânio do rato (Figura 1) vai permitir o reconhecimento do bregma e guiar o investigador para um local de injecção precisa e reprodutível. Nestes estudos, a linha parental U251, células U251 transfectadas com luciferase (U251-Luc), ou U87 células imortalizadas de cultura de tecidos humanos GBM foram suspensos em 4 a 6 mL de SF-DMEM e injectados 2,5 milímetros lateral ...
Modelos de mouse ortotópico de câncer de cérebro humano pode ser uma excelente ferramenta para avaliar a eficácia das terapias clínicas, mas é preciso ter cuidado para otimizar a colocação de células no tecido cerebral. Estudos têm demonstrado que os volumes de alíquotas excessivas, técnica de injeção abaixo do ideal e taxas de injecção precipitadas podem levar a leakiness eo aparecimento de células tumorais em locais indesejáveis (ventrículos, medula espinhal, regiões extradurais, etc.)
Os autores não têm nada a revelar.
Dr. Keating é financiado pelo CA100335 concessão DOD e é um St. Baldrick Foundation Scholar.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console | Kopf | Model 940 | |
Mouse Gas Anesthesia Head Holder | Kopf | Model 923-B | |
Mouse Ear Bars | Kopf | Medel 922 | |
Fiber Optic Illuminator | Fisher | 12-562-36 | |
UltraMicroPump III | WPI | UMP3 | |
Micro4 microprocessor | WPI | UMC4 | |
Variable speed hand-held rotary drill | Dremel | Model 300 | |
Dental drill bit, 1.0 mm | Spoelting | 514554 | |
Adaptor for dental drill bit: 3/32 inch collet | Dremel | 481 | |
Heating pad | for mice | ||
Isoflurane vaporizer system | for mice | ||
Medical tubing and connectors | to connect isoflurane vaporizer with stereotaxic frame | ||
Instruments | |||
Precision 25 μl microsyringe | Hamilton | 7636-01 | Model 702, without needle |
Microsyringe needles, 26s G | Hamilton | 7804-04 | RN, 25 mm point style 2 |
Fine-tipped scissors (straight, sharp/sharp) | |||
Medium-sized standard scissors | |||
Standard serrated forceps | |||
Serrated hemostats (2) | |||
Fine-tipped forceps | |||
Supplies | |||
Sutures 5-0 vicryl P-3 13 mm (Ethicon) | MWI | J463G | |
Surgical blades #10, stainless (Feather) | Fisher | 296#10 | |
Isoflurane (Fluriso) | VetOne | NDC 13985-528-60 | Item #502017. Liquid inhalation anesthetic. federal law restricts this drug to use by or on the order of a licensed veterinarian. |
Carprofen (Rimadyl Injectable 50 mg/ml) | Pfizer | NDC 61106-8507-01 | dilute in saline |
Ophthalmic ointment (artificial tears) | Rugby | NDC 0536-6550-91 | |
Topical antibiotic (AK-Poly-Bac ) | Akorn | NDC 17478-238-35 | |
Povidone-iodine topical antiseptic, 10% (Betadine) | Betadine | NDC 67618-150-04 | |
Hydrogen peroxide, 30% | Fisher | H325-100 | for visualizing skull landmarks |
Sterile saline | VetOne | NDC 13985-807-25 | for diluting solutions, cleaning tissue |
Bone wax | WPI | Item #501771 | |
Sterile drapes | McKesson | 25-517 | |
Sterile surgical gloves | McKesson | (to fit) | |
Sterile gauze pads, 2 x 2 | Fisherbrand | 22028556 | |
Sterile gauze pads, 4 x 4 | Fisherbrand | 22-415-469 | |
Alcohol prep pads (medium) | PDI | B603 | |
Sterile cotton-tipped applicators | Fisherbrand | 23-400-114 | |
Sterile 0.5 ml screw cap tube with caps for cells | USA Scientific | 1405-4700 | for cells |
Individually wrapped sterile dispo pipettes | Fisher | BD 357575 | for needle cleaning solutions |
BD insulin syringes with needles | Fisher | 329461 | for analgesic |
70% Ethanol | for cleaning | ||
Sterile diH2O | for cleaning | ||
Microfuge tubes for cleaning solutions | for needle cleaning solutions | ||
Felt tip pen (dedicated) | for marking skull |
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