O laboratório Yeh é suportado por financiamento da investigação de uma Sociedade Americana de Câncer Research Grant Institucional (IRG-97-219-14) concedido à Hollings Cancer Center em MUSC, pelo financiamento da pesquisa de uma concessão do Departamento de Defesa (W81XWH-11-2- 0229) em MUSC, e por um prêmio da Fundação Concern (a ESY).

O protocolo segue as diretrizes e padrões de cuidados de animais da Medical University of South Carolina (MUSC) e seu Animal Care Institucional e Comitê de Uso (IACUC). 1. Lung Dissection <ol><li> Dissecção do tumor mamário (opcional, dependendo objetivos do estudo e se a análise do tumor primário ou veia da cauda injeção foi realizada). <ol><li> Euthanize rato usando uma dose letal de anestesia isoflurano acordo com IACUC e regulação universidade. Confirme a eutanásia por deslocamento cirúrgico. </li><li> Na placa de espuma, o pino com pinos de dissecação, colocando o mouse sobre as suas costas com membros spread. </li><li> Spray de rato com etanol 70%. </li><li> Usando fórceps, agarrar a parte inferior do animal no centro. </li><li> Usando tesoura, corte para cima do pescoço através da pele, tendo o cuidado de não perfurar a cavidade peritoneal do rato. </li><li> Cortar pele nos membros para revelar o tecido do tumor. </li><li> Dissecar tecido tumoral e preserva por método preferido, como o congelamento ou fixação, para análise posterior (não discutido neste protocolo). </li></ol></li><li> Dissecção do tecido pulmonar. <ol><li> Se o tecido tumoral foi colhido como descrito acima, o pino para baixo qualquer excesso de pele. </li><li> Usando fórceps, compreender peritoneu na extremidade inferior do animal e iniciar o corte para cima para a base do pescoço. </li><li> Corte cuidadosamente ao longo dos lados esquerdo e direito da caixa torácica tomando cuidado para evitar cortar quaisquer vasos sanguíneos que podem sangrar para dentro da cavidade torácica. Retirar as costelas por corte para a esquerda e para a direita através do diafragma e porções superiores da caixa torácica. </li><li> Utilizando uma pinça agarrar a traqueia do rato e puxar para a frente. </li><li> Atingir a traquéia com tesouras de dissecação e remover pulmões de rato. Nota: O coração pode permanecer ligado ao pulmão. Se isso ocorrer, dissecar cuidadosamente coração longe de pulmões tendo o cuidado de recolher todos os cinco lóbulos (ver Figura 1 </strong&gt;). </li><li> Lavar cuidadosamente com PBS para remover o excesso de sangue. </li></ol></li><li> Gross avaliação do tecido pulmonar. <ol><li> Opção 1: in vivo de imagens. <ol><li> Para imagiologia de luciferase, ~ 10 minutos antes da imagem, os animais dar um 150 mg / kg de dose de luciferina por injecção intraperitoneal (ip). Pulmões de imagem in vivo em animais anestesiados, ou após a sua remoção após a dissecação (Figura 2) 5. </li></ol></li><li> Opção 2: avaliação Gross. <ol><li> Examinar pulmões sob microscópio estéreo para visualizar nódulos tumorais. Nota: Se as células são GFP marcado, um estereomicroscópio capaz de fluorescência contendo um cubo de luz com os máximos de excitação / emissão adequados (por exemplo, perto de 470/510 nm) para detectar a GFP pode ser utilizado para examinar pulmões estereoscopicamente por fluorescência antes do processamento. </li></ol></li><li> Se os pulmões estão a ser analisadas imediatamente, vá para a seção &#39;RNA Isolation&#39;. Caso contrário, encaixe tecido congelamento usando liquID de azoto ou gelo seco. Armazenar a -80 ° C. </li></ol></li></ol> 2. Isolamento de ARN Nota: Para a análise representativa, RNA foi isolado utilizando um kit de isolamento de RNA (ver Lista de Materiais). Embora a análise atual usa o produto de um fabricante específico, uma variedade de kits de isolamento estão disponíveis a partir de vários fornecedores de confiança. Além disso, métodos de centrifugação não baseados kit também são uma opção. ADNc deve também ser preparado a partir de uma amostra de ARN de controlo positivo, tal como uma linha celular ou de plasmídeo, por análise da curva padrão. Alternativamente, um controlo positivo específico para o conjunto de sonda cartilha podem ser adquiridos (ver Lista de Materiais). <ol><li> Se estiver usando tecido previamente congelada, reunir tecido congelado em gelo seco. </li><li> Homogeneizar o tecido usando um dos seguintes métodos, tais como: almofariz e pilão moagem realizada por mão sobre gelo seco após tecido em nitrogênio líquido congelamento; homogeneizador de tecido ou dispositivo de dissociação mecânicapor sugestão do fabricante; sonicação, ou outro método preferido. Nota: Para a análise representativa, o método preferido de homogeneização é de sonicação. <ol><li> Para a análise apresentada na Figura 3, preparar tampão de lise (fornecido no kit de isolamento de ARN) e 2-mercaptoetanol a uma razão de 20 ul de 2-mercaptoetanol a cada 1 ml de tampão de lise. Tecido Ressuspender em 300 ul de tampão de lise, suplementado com 2-mercaptoetanol para cada 30 g de tecido e sonicado durante 10 seg com sonicador fixado em 30% de amplitude. </li><li> Se estiver usando almofariz e pilão, tecido chão ressuspender em tampão de lise de 300 mL após a moagem. </li></ol></li><li> Adicionar 10 ul de proteinase K para 590 ul de tampão TE (10 mM Tris-HCl, pH 8,0; EDTA 1 mM). Adicionar 600 ul de solução de proteinase K a cada 300 ul (ou seja, para cada 30 mg) de tecido. Incubar durante 10 min à TA. Nota: O tempo de digestão pode variar. </li><li> Centrifugar as amostras a ≥13.000 g durante 10 min para remover os detritos. </li><li> Transferir o sobrenadante para tubos novos. </li><li> Adicionar 450 uL de etanol (96% -100%) para cada 900 ul de sobrenadante para precipitar o ARN. </li><li> Transferir 700 ul da mistura de ligado / etanol para a coluna. </li><li> Centrifugar as amostras a ≥13,000 g durante 1 minuto para ligar RNA para a coluna. </li><li> Descarte os resíduos líquidos e adicionar sobrenadante restante para a coluna e girar novamente. </li><li> Uma vez que todo o lisado é fiado através da coluna, adicionar 350 ul de tampão de lavagem 1 para a parte superior das amostras de coluna e centrifugar a ≥13,000 g durante 30 seg. </li><li> Descartar o líquido a partir da coluna e substituir parte superior. </li><li> Prepare ADNase por mistura de 5 unidades de ADNase I enzima com 5 ul de ADNase 10x e 40 ul de ADNase / ARNase isenta de água por amostra (volume total de 50 ul / amostra). </li><li> Adicionar 50 ul de DNase misturar a cada coluna e incuba-se durante 15 min à TA. </li><li> Adicionar 350 mL de tampão de lavagem 1 a coluna e centrifugar sampios em ≥13,000 g por 30 s. </li><li> Descartar o líquido a partir da coluna e substituir parte superior. </li><li> Adicionar 600 ul de tampão de lavagem 2 para a coluna e girar 30 seg a ≥13,000 g. </li><li> Descartar o líquido a partir da coluna e substituir parte superior. </li><li> Adicionar 250 ul de Tampão de Lavagem 2 e centrifuga-se durante 2 min a ≥13,000 g. </li><li> Coloque parte da coluna em um novo tubo de coleta e descarte tubo de recolha de idade. </li><li> Adicionar 50-100 ul de ARNase / ADNase isenta de água para a coluna e incuba-se durante 1 min. </li><li> Girar durante 1 min a ≥13,000 g. </li><li> Volte a executar eluato coletados por meio de coluna para aumentar o rendimento RNA. </li><li> Para uso imediato, manter as amostras em gelo e proceder à quantificação. Para uso posterior, pressão congelamento de gelo seco ou nitrogênio líquido. Armazenar a -80 ° C congelador até ser necessário. </li></ol> 3. First Strand Synthesis Nota: Para a análise representativa, a reacção de transcriptase inversa (RT) realizou-se um Fkit de síntese de irst Strand cDNA projetado para QRT-PCR (ver Lista de Materiais). <ol><li> Se as amostras foram coletadas anteriormente, descongelar tubos em gelo. </li><li> Medir a quantidade de ARN utilizando um espectrofotómetro. </li><li> Usando 0,5-2 ug de ARN total, realizar a síntese da primeira cadeia utilizando transcriptase reversa para gerar ADNc de estoque. <ol><li> Em estéreis, tubos de RNase / PCR isento de ADNase / placas, preparar a mistura de reacção (Tabela 1). Misture delicadamente e centrifugar. Programar uma máquina de PCR padrão (Tabela 2). </li></ol></li><li> Diluir reação acabado de volume desejado (geralmente 50-100 ul) usando água livre de nuclease estéril. </li></ol> 4. PCR em tempo real Nota: Para a análise representativa, verde SYBR foi usado. No entanto, qualquer método preferido pode ser substituído, a critério do usuário. <ol><li> Usando um cDNA de controlo positivo, configurar uma curva padrão para cada conjunto de primers. <ol><li> Para a análise mostrada in Figura 3, preparar a curva padrão para HER2 humano usando o fabricante recomenda cDNA controle positivo (ver Lista de Materiais). Para GAPDH do rato, utilizar o ADNc de pulmão de controlo negativo para gerar uma curva padrão. Para cada teste, diluir em série do cDNA 1: 4 para gerar 5 padrões. </li></ol></li><li> Calcular o número de amostras no total, o que deveria incluir a curva padrão e amostras experimentais. Nota: Para a análise aqui descrita, foram analisados ​​2-3 experiências em replicado por amostra. A análise da curva padrão foi feita para gerar um modelo de regressão linear simples que pode ser aplicado para determinar a quantidade relativa de HER2 e GAPDH por amostra para calcular a quantidade normalizada final. Esta análise irá também assegurar que a eficiência de iniciadores é o adequado para a análise à mão. </li><li> Em um, RNase tubo estéril / isenta de ADNase, preparar mix master (Tabela 3). <ol><li> Calcule mestre mix amount por amostra. Escala-se de mais de uma amostra. Usar uma mistura principal para cada gene experimental de interesse, bem como um controlo interno, tal como GAPDH. Use iniciadores para GAPDH, a uma concentração final de 200 nM. Nota: O controle interno é particularmente útil quando se tenta distinguir entre a origem de células humanas e mouse. Nota: concentração Primer para HER2 foi otimizado e determinado pelo fabricante. </li></ol></li><li> Prepare a placa de teste contendo 1 ul ADNc correspondentes a cada amostra padrão ou experimental. Aloque pelo menos uma amostra de cDNA / bem para cada sonda primer. Adicionar 19 ul de mistura principal por poço para cada sonda primer. Nota: Para os dados representativos na Figura 3, as amostras de cDNA foram analisadas em duplicado para cada sonda de iniciador e representada graficamente como a média das duas amostras. </li><li> Reação executado em máquina QRT-PCR utilizando recomendada ou previamente testado protocolo de PCR. Ver Tabela 4 </sTrong&gt; para o protocolo de PCR utilizado para os dados representativos na Figura 3 e na Figura 4. </li></ol>

<ol>
	<li>Gupta, G. P., Massague, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+metastasis:+building+a+framework.">Cancer metastasis: building a framework.</a> Cell. 127 (4), 679-695 (2006).</li><li>Bos, P. D., Nguyen, D. X., Massague, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+metastasis+in+the+mouse.">Modeling metastasis in the mouse.</a> Curr Opin Pharmacol. 10 (5), 571-577 (2010).</li><li>Kim, I. S., Baek, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+models+for+breast+cancer+metastasis.">Mouse models for breast cancer metastasis.</a> Biochem Biophys Res Commun. 394 (3), 443-447 (2010).</li><li>Saxena, M., Christofori, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rebuilding+cancer+metastasis+in+the+mouse.">Rebuilding cancer metastasis in the mouse.</a> Mol Oncol. 7 (2), 283-296 (2013).</li><li>Yang, S., Zhang, J. J., Huang, X. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+models+for+tumor+metastasis.">Mouse models for tumor metastasis.</a> Methods Mol Biol. 928, 221-228 (2012).</li><li>Rampetsreiter, P., Casanova, E., Eferl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+modified+mouse+models+of+cancer+invasion+and+metastasis.">Genetically modified mouse models of cancer invasion and metastasis.</a> Drug Discov Today Dis Models. 8 (2-3), 67-74 (2011).</li><li>Condeelis, J., Segall, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravital+imaging+of+cell+movement+in+tumours.">Intravital imaging of cell movement in tumours.</a> Nat Rev Cancer. 3 (12), 921-930 (2003).</li><li>Massoud, T. F., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+in+living+subjects:+seeing+fundamental+biological+processes+in+a+new+light.">Molecular imaging in living subjects: seeing fundamental biological processes in a new light.</a> Genes Dev. 17 (5), 545-580 (2003).</li><li>Zinn, K. R., 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=Noninvasive+bioluminescence+imaging+in+small+animals.">Noninvasive bioluminescence imaging in small animals.</a> ILAR J. 49 (1), 103-115 (2008).</li><li>Tseng, J. C., Kung, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+bioluminescence+imaging+of+mouse+tumor+models.">Quantitative bioluminescence imaging of mouse tumor models.</a> Cold Spring Harb Protoc. 2015 (1), (2015).</li><li>Radonic, A., 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=Guideline+to+reference+gene+selection+for+quantitative+real-time+PCR.">Guideline to reference gene selection for quantitative real-time PCR.</a> Biochem Biophys Res Commun. 313 (4), 856-862 (2004).</li></ol>

ESY e MAA não são empregados por FirstString Research Inc. e não ter qualquer interesse financeiro na empresa. FirstString Research Inc. forneceu os dados de imagem luciferase que foi apresentado neste manuscrito. GSG é presidente e CEO da FirstString Research. CLG é um empregado de FirstString Research. GSG e CLG têm opções de ações emitidas por FirstString Research.

Este protocolo descreve o uso de qRT-PCR para avaliar a metástase de células de tumor mamário de pulmão utilizando um modelo de xenoenxerto de ratinho. Reconhece-se que outras técnicas, incluindo a imagem de bioluminescência, estão disponíveis e também são eficazes para detectar metástase apesar de ter os seus próprios valores e limitações. Os dados apresentados sugerem que qRT-PCR proporciona uma medida eficaz de detecção de ARNm derivado de tumor dentro de tecido pulmonar para a quantificação de met?...

Análise de qRT-PCR, como é proposto um método para avaliar a metástase tumoral. Este método é proposto como uma alternativa para os usuários que estão interessados ​​em avaliar a metástase, mas não podem ter acesso ao equipamento específico, como in vivo equipamentos de imagem ou uma fluorescência estereoscópio capaz. Uma discussão de métodos vulgarmente utilizados é apresentada seguido por uma demonstração de como a análise de QRT-PCR pode ser usado tanto como um separado ou como um método para avaliar companheiro metástase. Este procedimento tem o potencial de fornecer uma análise quantitativa de carga metastático. Métodos padrão de análise bruta, incluindo a visualização dos pulmões sob microscópio estereoscópico, bem como cortes seriados seguido por hematoxilina e eosina (H &amp; E) coloração do tecido pulmonar, são quantificáveis, mas dependem fortemente de parâmetros definidos pelo usuário para a contagem 2-5. Ao avaliar os pulmões inteiros usando um microscópio estereoscópico, metástases superfície apenas as grandes são visible e análise requer o investigador ter conhecimento razoável da estrutura anatômica pulmonar para determinar o que constitui uma lesão metastática. Marcação fluorescente de células de tumor com um marcador, tais como GFP e o uso de um microscópio estereoscópico que contém um cubo de luz com os máximos de excitação / emissão adequados (por exemplo perto de 470/510 nm para GFP) auxilia neste processo, mas apenas nódulos tumorais de superfície são detectáveis . Além disso, a fluorescência a partir de contaminação do sangue, o que é visível sob os mesmos parâmetros como GFP, pode levar a falsa identificação de possíveis lesões metastáticas. Seccionamento do pulmão seguido por H &amp; E coloração de visualizar metástase pulmonar é um método útil para avaliar micrometástases e outros processos microscópicos incluindo a infiltração de células imunes, mas muitas vezes requer o uso de todo o tecido pulmonar para inclusão em parafina, seccionamento, e procedimentos de coloração. Portanto, os procedimentos a jusante não são ideais seguindo este metod. Embora quantificável, este procedimento requer que o investigador para avaliar um grande número de secções de pulmão coradas por animal para assegurar que a análise é responsável por toda a estrutura 3D do pulmão. Consequentemente, este tipo de exame é demorado, pode levar a contagem de erro, e análise depende fortemente de investigador discrição. Vários em técnicas de imagem in vivo (por exemplo, ressonância magnética, PET, SPECT) são usados ​​atualmente para executar ou testar os processos biológicos em modelos de roedores experimentais 8. In vivo a imagem de bioluminescência é um método comum usado para adquirir uma visão bruta de metástase 9. Esta técnica é geralmente aplicado para avaliar a presença de actividade repórter da luciferase, devido à acumulação de células tumorais, que são modificados para conter um elemento de resposta de luciferase, que residem em órgãos específicos, como na glândula mamaria depois da implantação de células de tumor e o pulmão após a metástase espontânea 10. A visualização da actividade de luciferase repórter é induzida pela presença de substrato luciferina (D-luciferina). A luciferase catalisa a descarboxilação oxidativa de D-luciferina para oxiluciferina gerando bioluminescência. Enquanto informativo, este método é limitado por vários factores, incluindo a estabilidade do substrato (isto é, curta meia-vida), a distribuição adequada do substrato, o qual depende da forma como é entregue a animais experimentais, e baixa sensibilidade de detecção 9. Um mérito principal desta técnica é que é não-invasiva, pode ser realizada em animais vivos, e pode conduzir à detecção de metástases de células de tumor em vários órgãos que podem não ter sido normalmente colhido em dissecção 9,10. Um aspecto positivo de técnicas de imagiologia in vivo é que o tecido de pulmão não é perturbada permitindo procedimentos secundários como parafina ou como aqui apresentado, a análise de qRT-PCR. No entanto, porque qRT-PCR é theoretically uma medida mais sensível de detecção, a avaliação bruta pode não revelar baixos números de células tumorais presentes no pulmão. Embora útil, as técnicas de imagiologia descritos acima podem ser substituídos ou suplementados com o método de qRT-PCR actualmente descrito. QRT-PCR tem o potencial de proporcionar uma medida sensível de ARNm derivado de tumores dentro de um pulmão.

<table fo:keep-together.within-page="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-mercaptoethanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP176-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNAse</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>EN0521</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneJet RNA Isolation Kit</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>K0732</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iScript Reverse Transcription Supermix for QRT-PCR</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1708841</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iTaq Universal SYBR Green Supermix&#160;</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>172-5121&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrimePCR SYBR Green Assay: ERBB2, Human&#160;</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>100-25636&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrimePCR Template for SYBR Green Assay: ERBB2, Human&#160;</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>100-25716&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gapdh Primer Sequence</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For-ATGGTGAAGGTCGGTGTGAACG Rev-CGCTCCTGGAAGATGGTGATGG</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of lung metastasis in mouse mammary tumor models by quantitative real-time pcr

A doença metastática é a propagação de células tumorais malignas do local do tumor primário para um órgão distante e é a principal causa de morte do cancro associado 1. Os lugares mais comuns de propagação metastática incluem pulmão, linfonodo, cérebro e ossos 2. Mecanismos que conduzem metástase são áreas de intensa pesquisa sobre o câncer. Consequentemente, os ensaios eficazes para medir a carga metastático em locais distantes de metástases são fundamentais para a investigação do cancro. Avaliação de metástases do pulmão em modelos de tumor mamário é geralmente realizada por observação qualitativa bruta de tecido de pulmão a seguir a dissecção. Métodos quantitativos de avaliação de metástase está actualmente limitado a ex vivo e em técnicas de imagem com base vivo que exigem parâmetros definidos pelo usuário. Muitas dessas técnicas são em todo o organismo, em vez de nível do nível celular 3-6. Embora os métodos de imagem mais recentes utilizando microscopia multi-fotão somos capazes de avaliar MetasTasis a nível celular 7, estes procedimentos altamente elegantes são mais adequados para avaliar os mecanismos de difusão em vez de uma avaliação quantitativa da carga metastática. Aqui, um método in vitro simples para avaliar quantitativamente a metástase é apresentado. Usando quantitativa PCR em tempo real (qRT-PCR), o ARNm específico de células de tumor pode ser detectado no tecido do pulmão do rato.

Além do tempo que demora a efectuar a inoculação inicial de células de tumor no animal experimental e de se realizar, na análise primária do tumor in vivo, a colheita de tecido, o isolamento do ARN e a análise qRT-PCR é um procedimento de 1-2 dias (Figura 1) . Um exemplo de análise bruta é imagiologia bioluminescente para avaliar células tumorais dentro do tecido pulmonar. Aqui, um...

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Evaluation of Lung Metastasis in Mouse Mammary Tumor Models by Quantitative Real-time PCR

Este protocolo descreve como usar quantitativa PCR em tempo real (qRT-PCR) para detectar ARNm específicos de células tumorais representam metástases no tecido do pulmão do rato.

Avaliação de metástases pulmonares em Rato mamárias tumorais Models por Quantitative PCR em tempo real

Metastatic disease is the spread of malignant tumor cells from the primary cancer site to a distant organ and is the primary cause of cancer associated ...

evaluation-lung-metastasis-mouse-mammary-tumor-models-quantitative

Research

JoVE Journal

Medicine

9.8K visualizações.  Medical University of South Carolina.  Este protocolo descreve como usar quantitativa PCR em tempo real (qRT-PCR) para detectar ARNm específicos de células tumorais representam metástases no tecido do pulmão do rato. 

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Evaluation of Nanoparticle Uptake in Tumors in Real Time Using Intravital Imaging

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle uptake in tumors at the microscopic level1,2,3, highlighting the utility of a suitable xenograft model in which to perform detailed uptake analyses. Here, we use high-resolution intravital imaging to evaluate nanoparticle uptake in human tumor xenografts in a modified, shell-less chicken embryo model. The chicken embryo model is particularly well-suited for these in vivo analyses because it supports the growth of human tumors, is relatively inexpensive and does not require anesthetization or surgery 4,5. Tumor cells form fully vascularized xenografts within 7 days when implanted into the chorioallantoic membrane (CAM) 6. The resulting tumors are visualized by non-invasive real-time, high-resolution imaging that can be maintained for up to 72 hours with little impact on either the host or tumor systems. Nanoparticles with a wide range of sizes and formulations administered distal to the tumor can be visualized and quantified as they flow through the bloodstream, extravasate from leaky tumor vasculature, and accumulate at the tumor site. We describe here the analysis of nanoparticles derived from Cowpea mosaic virus (CPMV) decorated with near-infrared fluorescent dyes and/or polyethylene glycol polymers (PEG) 7, 8, 9,10,11. Upon intravenous administration, these viral nanoparticles are rapidly internalized by endothelial cells, resulting in global labeling of the vasculature both outside and within the tumor7,12. PEGylation of the viral nanoparticles increases their plasma half-life, extends their time in the circulation, and ultimately enhances their accumulation in tumors via the enhanced permeability and retention (EPR) effect 7, 10,11. The rate and extent of accumulation of nanoparticles in a tumor is measured over time using image analysis software. This technique provides a method to both visualize and quantify nanoparticle dynamics in human tumors.

We present a novel approach to quantify nanoparticle localization in the vasculature of human xenografted tumors using dynamic, real-time intravital imaging in an avian embryo model.

Avaliação de Captação de nanopartículas em tumores em tempo real usando imagens intravital

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle ...

Medicina

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There is little knowledge about in situ, in vivo, tumor hypoxia during intracranial development of malignant brain tumors because of lack of efficient means to monitor it in these deep-seated orthotopic tumors. Bioluminescence imaging (BLI), based on the detection of light emitted by living cells expressing a luciferase gene, has been rapidly adopted for cancer research, in particular, to evaluate tumor growth or tumor size changes in response to treatment in preclinical animal studies. Moreover, by expressing a reporter gene under the control of a promoter sequence, the specific gene expression can be monitored non-invasively by BLI. Under hypoxic stress, signaling responses are mediated mainly via the hypoxia inducible factor-1&alpha; (HIF-1&alpha;) to drive transcription of various genes. Therefore, we have used a HIF-1&alpha; reporter construct, 5HRE-ODD-luc, stably transfected into human breast cancer MDA-MB231 cells (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay is performed by incubating the transfected cells in a hypoxic chamber (0.1% O2) for 24 hr before BLI, while the cells in normoxia (21% O2) serve as a control. Significantly higher photon flux observed for the cells under hypoxia suggests an increased HIF-1&alpha; binding to its promoter (HRE elements), as compared to those in normoxia. Cells are injected directly into the mouse brain to establish a breast cancer brain metastasis model. In vivo bioluminescence imaging of tumor hypoxia dynamics is initiated 2 wks after implantation and repeated once a week. BLI reveals increasing light signals from the brain as the tumor progresses, indicating increased intracranial tumor hypoxia. Histological and immunohistochemical studies are used to confirm the in vivo imaging results. Here, we will introduce approaches of in vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay, surgical establishment of a breast cancer brain metastasis in a nude mouse and application of in vivo bioluminescence imaging to monitor intracranial tumor hypoxia.

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

Bioluminescence imaging of hypoxia inducible factor-1&alpha; activity is applied to monitor intracranial tumor hypoxia development in a breast cancer brain metastasis mouse model.

Na imagem de bioluminescência vivo Tumor de mama Dynamics Hipóxia metástase do cancro cerebral em um modelo de rato

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

MicroRNA Detection in Prostate Tumors by Quantitative Real-time PCR (qPCR)

MicroRNAs (miRNAs) are single-stranded, 18&#x2013;24 nucleotide long, non-coding RNA molecules. They are involved in virtually every cellular process including development1, apoptosis2, and cell cycle regulation3. MiRNAs are estimated to regulate the expression of 30% to 90% of human genes4 by binding to their target messenger RNAs (mRNAs)5. Widespread dysregulation of miRNAs has been reported in various diseases and cancer subtypes6. Due to their prevalence and unique structure, these small molecules are likely to be the next generation of biomarkers, therapeutic agents and/or targets.
Methods used to investigate miRNA expression include SYBR green I dye- based as well as Taqman-probe based qPCR. If miRNAs are to be effectively used in the clinical setting, it is imperative that their detection in fresh and/or archived clinical samples be accurate, reproducible, and specific. qPCR has been widely used for validating expression of miRNAs in whole genome analyses such as microarray studies7. The samples used in this protocol were from patients who underwent radical prostatectomy for clinically localized prostate cancer; however other tissues and cell lines can be substituted in. Prostate specimens were snap-frozen in liquid nitrogen after resection. Clinical variables and follow-up information for each patient were collected for subsequent analysis8.
Quantification of miRNA levels in prostate tumor samples. The main steps in qPCR analysis of tumors are: Total RNA extraction, cDNA synthesis, and detection of qPCR products using miRNA-specific primers. Total RNA, which includes mRNA, miRNA, and other small RNAs were extracted from specimens using TRIzol reagent. Qiagen's miScript System was used to synthesize cDNA and perform qPCR (Figure 1). Endogenous miRNAs are not polyadenylated, therefore during the reverse transcription process, a poly(A) polymerase polyadenylates the miRNA. The miRNA is used as a template to synthesize cDNA using oligo-dT and Reverse Transcriptase. A universal tag sequence on the 5' end of oligo-dT primers facilitates the amplification of cDNA in the PCR step. PCR product amplification is detected by the level of fluorescence emitted by SYBR Green, a dye which intercalates into double stranded DNA. Specific miRNA primers, along with a Universal Primer that binds to the universal tag sequence will amplify specific miRNA sequences. 
The miScript Primer Assays are available for over a thousand human-specific miRNAs, and hundreds of murine-specific miRNAs. Relative quantification method was used here to quantify the expression of miRNAs. To correct for variability amongst different samples, expression levels of a target miRNA is normalized to the expression levels of a reference gene. The choice of a gene on which to normalize the expression of targets is critical in relative quantification method of analysis. Examples of reference genes typically used in this capacity are the small RNAs RNU6B, RNU44, and RNU48 as they are considered to be stably expressed across most samples. In this protocol, RNU6B is used as the reference gene.

MicroRNA Detection in Prostate Tumors by Quantitative Real-time PCR qPCR

Quantitative Real Time polymerase chain reaction (qPCR) is a rapid and sensitive method to investigate the expression levels of various microRNA (miRNA) molecules in tumor samples. Using this method expression of hundreds of different miRNA molecules can be amplified, quantified, and analyzed from the same cDNA template.

Detecção MicroRNA em tumores de próstata por Quantitative PCR em tempo real (qPCR)

MicroRNAs (miRNAs) are single-stranded, 18&#x2013;24 nucleotide long, non-coding RNA molecules. They are involved in virtually every cellular process ...

Models of Bone Metastasis

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible for significant morbidity and mortality1. Thus, there is a significant need to understand the molecular mechanisms controlling the establishment, growth and activity of tumors in bone. Several in vivo models have been established to study these events and each has specific benefits and limitations. The most commonly used model utilizes intracardiac inoculation of tumor cells directly into the arterial blood supply of athymic (nude) BalbC mice. This procedure can be applied to many different tumor types (including PC-3 prostate cancer, lung carcinoma, and mouse mammary fat pad tumors); however, in this manuscript we will focus on the breast cancer model, MDA-MB-231. In this model we utilize a highly bone-selective clone, originally derived in Dr. Mundy's group in San Antonio2, that has since been transfected for GFP expression and re-cloned by our group3. This clone is a bone metastatic variant with a high rate of osteotropism and very little metastasis to lung, liver, or adrenal glands. While intracardiac injections are most commonly used for studies of bone metastasis2, in certain instances intratibial4 or mammary fat pad injections are more appropriate. Intracardiac injections are typically performed when using human tumor cells with the goal of monitoring later stages of metastasis, specifically the ability of cancer cells to arrest in bone, survive, proliferate, and establish tumors that develop into cancer-induced bone disease. Intratibial injections are performed if focusing on the relationship of cancer cells and bone after a tumor has metastasized to bone, which correlates roughly to established metastatic bone disease. Neither of these models recapitulates early steps in the metastatic process prior to embolism and entry of tumor cells into the circulation. If monitoring primary tumor growth or metastasis from the primary site to bone, then mammary fat pad inoculations are usually preferred; however, very few tumor cell lines will consistently metastasize to bone from the primary site, with 4T1 bone-preferential clones, a mouse mammary carcinoma, being the exception 5,6.
This manuscript details inoculation procedures and highlights key steps in post inoculation analyses. Specifically, it includes cell culture, tumor cell inoculation procedures for intracardiac and intratibial inoculations, as well as brief information regarding weekly monitoring by x-ray, fluorescence and histomorphometric analyses.

Animal models are frequently utilized to study cancer metastasis to bone. In this protocol we will describe two common methods of tumor inoculation for bone metastasis studies and briefly describe some of the analyses utilized to monitor and quantify these models.

Modelos de metástase óssea

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible ...

Live Imaging of Drug Responses in the Tumor Microenvironment in Mouse Models of Breast Cancer

The tumor microenvironment plays a pivotal role in tumor initiation, progression, metastasis, and the response to anti-cancer therapies. Three-dimensional co-culture systems are frequently used to explicate tumor-stroma interactions, including their role in drug responses. However, many of the interactions that occur in vivo in the intact microenvironment cannot be completely replicated in these in vitro settings. Thus, direct visualization of these processes in real-time has become an important tool in understanding tumor responses to therapies and identifying the interactions between cancer cells and the stroma that can influence these responses. Here we provide a method for using spinning disk confocal microscopy of live, anesthetized mice to directly observe drug distribution, cancer cell responses and changes in tumor-stroma interactions following administration of systemic therapy in breast cancer models. We describe procedures for labeling different tumor components, treatment of animals for observing therapeutic responses, and the surgical procedure for exposing tumor tissues for imaging up to 40 hours. The results obtained from this protocol are time-lapse movies, in which such processes as drug infiltration, cancer cell death and stromal cell migration can be evaluated using image analysis software.

We describe a method for imaging response to anti-cancer treatment in vivo and at single cell resolution.

Viver de imagem de Respostas de drogas no microambiente tumoral em modelos do rato do cancro da mama

The tumor microenvironment plays a pivotal role in tumor initiation, progression, metastasis, and the response to anti-cancer therapies. Three-dimensional ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Usando Quantitative PCR em tempo real para determinar enxerto célula dadora num modelo murino de osso Competitiva Marrow Transplantation

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

A Simple Method of Mouse Lung Intubation

A simple procedure to intubate mice for pulmonary function measurements would have several advantages in longitudinal studies with limited numbers or expensive animal. One of the reasons that this is not done more routinely is that it is relatively difficult, despite there being several published studies that describe ways to achieve it. In this paper we demonstrate a procedure that eliminates one of the major hurdles associated with this intubation, that of visualizing the trachea during the entire time of intubation. The approach uses a 0.5 mm fiberoptic light source that serves as an introducer to direct the intubation cannula into the mouse trachea. We show that it is possible to use this procedure to measure lung mechanics in individual mice over a time course of at least several weeks. The technique can be set up with relatively little expense and expertise, and it can be routinely accomplished with relatively little training. This should make it possible for any laboratory to routinely carry out this intubation, thereby allowing longitudinal studies in individual mice, thereby minimizing the number of mice needed and increasing the statistical power by using each mouse as its own control.

This paper describes a striaghforward and efficient method of intubating mice for pulmonary function measurements or pulmonary instillation, that allows the mice to recover and be studied at later times. The procedure involves an inexpensive fiberoptic light source that directly illuminates the trachea.

Um método simples de intubação Lung Rato

A  simple procedure to intubate mice for pulmonary function measurements would  have several advantages in longitudinal studies with limited numbers or  ...

Initiation of Metastatic Breast Carcinoma by Targeting of the Ductal Epithelium with Adenovirus-Cre: A Novel Transgenic Mouse Model of Breast Cancer

Breast cancer is a heterogeneous disease involving complex cellular interactions between the developing tumor and immune system, eventually resulting in exponential tumor growth and metastasis to distal tissues and the collapse of anti-tumor immunity. Many useful animal models exist to study breast cancer, but none completely recapitulate the disease progression that occurs in humans. In order to gain a better understanding of the cellular interactions that result in the formation of latent metastasis and decreased survival, we have generated an inducible transgenic mouse model of YFP-expressing ductal carcinoma that develops after sexual maturity in immune-competent mice and is driven by consistent, endocrine-independent oncogene expression. Activation of YFP, ablation of p53, and expression of an oncogenic form of K-ras was achieved by the delivery of an adenovirus expressing Cre-recombinase into the mammary duct of sexually mature, virgin female mice. Tumors begin to appear 6 weeks after the initiation of oncogenic events. After tumors become apparent, they progress slowly for approximately two weeks before they begin to grow exponentially. After 7-8 weeks post-adenovirus injection, vasculature is observed connecting the tumor mass to distal lymph nodes, with eventual lymphovascular invasion of YFP+ tumor cells to the distal axillary lymph nodes. Infiltrating leukocyte populations are similar to those found in human breast carcinomas, including the presence of &#945;&#946; and &#947;&#948; T cells, macrophages and MDSCs. This unique model will facilitate the study of cellular and immunological mechanisms involved in latent metastasis and dormancy in addition to being useful for designing novel immunotherapeutic interventions to treat invasive breast cancer.

Activation of latent mutations with adenovirus-Cre into the mammary ductal system results in a clinically relevant metastatic breast cancer. Incorporation of a YFP promoter allows tracking of distal metastatic tumor cells. This model is useful to study latent metastasis, anti-tumor immunity, and for designing novel immunotherapies to treat breast cancer.

Início do Carcinoma de mama metastático por Segmentação do ductal Epithelium com Adenovírus-Cre: Um Modelo Novel de camundongo transgênico do Câncer de Mama

Breast cancer is a heterogeneous disease involving complex cellular interactions between the developing tumor and immune system, eventually resulting in ...

Cerebrospinal Fluid MicroRNA Profiling Using Quantitative Real Time PCR

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their translational repression. Changes in miRNA expression have been shown to be involved in the development of all major complex diseases. Furthermore, recent findings showed that miRNAs can be secreted to the extracellular environment and enter the bloodstream and other body fluids where they can circulate with high stability. The function of such circulating miRNAs remains largely elusive, but systematic high throughput approaches, such as miRNA profiling arrays, have lead to the identification of miRNA signatures in several pathological conditions, including neurodegenerative disorders and several types of cancers. In this context, the identification of miRNA expression profile in the cerebrospinal fluid, as reported in our recent study, makes miRNAs attractive candidates for biomarker analysis.
There are several tools available for profiling microRNAs, such as microarrays, quantitative real-time PCR (qPCR), and deep sequencing. Here, we describe a sensitive method to profile microRNAs in cerebrospinal fluids by quantitative real-time PCR. We used the Exiqon microRNA ready-to-use PCR human panels I and II V2.R, which allows detection of 742 unique human microRNAs. We performed the arrays in triplicate runs and we processed and analyzed data using the GenEx Professional 5 software.
Using this protocol, we have successfully profiled microRNAs in various types of cell lines and primary cells, CSF, plasma, and formalin-fixed paraffin-embedded tissues.

We describe a protocol of real time PCR to profile microRNAs in the cerebrospinal fluid (CSF). With the exception of RNA extraction protocols, the procedure can be extended to RNA extracted from other body fluids, cultured cells, or tissue specimens.

Líquido cefalorraquidiano MicroRNA perfil usando Quantitative PCR em Tempo Real

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their ...

Primary Tumor and MEF Cell Isolation to Study Lung Metastasis

In breast tumorigenesis, the metastatic stage of the disease poses the greatest threat to the affected individual. Normal breast cells with altered genotypes now possess the ability to invade and survive in other tissues. In this protocol, mouse mammary tumors are removed and primary cells are prepared from tumors. The cells isolated from this procedure are then available for gene profiling experiments. For successful metastasis, these cells must be able to intravasate, survive in circulation, extravasate to distant organs, and survive in that new organ system. The lungs are the typical target of breast cancer metastasis. A set of genes have been discovered that mediates the selectivity of metastasis to the lung. Here we describe a method of studying lung metastasis from a genetically engineered mouse model.. Furthermore, another protocol for analyzing mouse embryonic fibroblasts (MEFs) from the mouse embryo is included. MEF cells from the same animal type provide a clue of non-cancer cell gene expression. Together, these techniques are useful in studying mouse mammary tumorigenesis, its associated signaling mechanisms and pathways of the abnormalities in embryos.

The goal of this protocol is to study breast tumorigenesis. With this technique, mouse mammary tumors are removed and primary cells are prepared from tumors. A lung extraction protocol is included for studying lung metastasis. Furthermore, another protocol for analyzing mouse embryonic fibroblasts from the mouse embryo is included.

Tumor primário e isolamento de células MEF para o Estudo de metástases pulmonares

In breast tumorigenesis, the metastatic stage of the disease poses the greatest threat to the affected individual. Normal breast cells with altered ...