Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Here we describe an efficient and versatile protocol to induce, monitor and analyze novel glioblastomas (GBM) using transposon DNA injected into the ventricles of neonatal mice. Cells of the subventricular zone, which take up the plasmid, transform, proliferate and generate tumors with histo-pathological characteristics of human GBM.
An urgent need exists to test the contribution of new genes to the pathogenesis and progression of human glioblastomas (GBM), the most common primary brain tumor in adults with dismal prognosis. New potential therapies are rapidly emerging from the bench and require systematic testing in experimental models which closely reproduce the salient features of the human disease. Herein we describe in detail a method to induce new models of GBM with transposon-mediated integration of plasmid DNA into cells of the subventricular zone of neonatal mice. We present a simple way to clone new transposons amenable for genomic integration using the Sleeping Beauty transposon system and illustrate how to monitor plasmid uptake and disease progression using bioluminescence, histology and immuno-histochemistry. We also describe a method to create new primary GBM cell lines. Ideally, this report will allow further dissemination of the Sleeping Beauty transposon system among brain tumor researchers, leading to an in depth understanding of GBM pathogenesis and progression and to the timely design and testing of effective therapies for patients.
Глиобластомой мозга (GBM) является наиболее распространенным (60%) первичная опухоль головного мозга у взрослых, с медианой выживаемости 15-21 месяцев при лечении хирургии, лучевой терапии, и химиотерапии 1. Новые методы лечения глиобластомы являются обязательными. Экспериментальные методы лечения требуют проведения испытаний на животных моделях, которые хорошо воспроизводят характерные черты человеческих болезней. Стратегии вызвать GBM у грызунов включают химический мутагенез с алкилирующих агентов, зародышевой линии или соматические генетические изменения, или трансплантации с использованием глиомы клеточные линии 2. Наиболее часто используемые модели используют имплантацию глиомы клеточных линий, либо ортотопически, в мозг или подкожно с помощью сингенные клетки у животных с одинаковым генотипом; или ксеногенных клеток, клеточные линии, наиболее часто человека GBM, имплантированные в иммунной угрозу мышей 3. Ксенотрансплантаты предлагают много преимуществ для изучения внутричерепных опухолей: удобство воспроизводимости, Standardized темпы роста, время локализации смерти и опухоли. Тем не менее, эти модели имеют ограничения из-за искусственного инвазивного хирургического подхода, используемого для имплантации и ограниченной способностью точно воспроизводить гистологические признаки, характерные для человека GBM (степень IV ВОЗ): некрозу псевдо-pallisading, ядерных atypias, диффузный вторжения, микро-сосудистой пролиферации и формирование glomeruloid сосудистые аномалии 4-7. Индукция GBM путем изменения генома соматических клеток с онкогенными ДНК, либо с вирусными векторами 8-12, или с транспозонов-опосредованной интеграции 13, воспроизводит более тесно этиологии болезней человека и повторяет гисто-патологических особенностей человека GBM.
Исторически сложилось так, опухоли ЦНС были классифицированы на основании предполагаемой клетки происхождения, которые было замечено, будет прогностическим фактором для выживания 14. GBMs делятся на первичные и вторичные. Новые данные Todай указывает на весьма неоднородный характер первичного глиобластомы 15. Среднее GBM (15%), результат злокачественной трансформации астроцитом низкосортных (уровень I ВОЗ) и anaplasic астроцитом (ВОЗ класс II), которые связаны с более ранним началом заболевания, лучше прогноза и "пронейрального" образец экспрессии генов , в то время как первичной GBM (85%) Показать на позднее начало, плохой прогноз и глиальных (классическая), нервов или мезенхимальные паттерны экспрессии. Будут ли эти образцы экспрессии генов коррелирует с фактической клетки происхождения опухоли все еще активно исследовали. Накопление данных показывает, что сочетание генетических мутаций, связанных с GBMs являются прогностическими выживания. Например, потеря гетерозиготности (LOH) хромосом 1р / 19q, IDH1 мутаций, PDGFRα Амплификации, связаны с вторичными GBMs, пронейрального паттерна экспрессии и улучшению прогноза, в то время как EGFR гиперэкспрессия, Notch и Соник активации еж путь, NF1 и PTEN потери и мутации р53 коррелируют с помощью нейронной, классический, или мезенхимальных первичных GBM и худшим прогнозом 16,17. Появление крупных секвенирования проектов и накопление многочисленных образцов пациентов, доступных для тестирования приносит богатство новой информации по отношению к генетическим мутациям и путей, вовлеченных в патогенез и прогрессирование GBM и возможности индивидуализированного медицине, где методы лечения могут быть специально созданы для генетические аномалии пациента. В конечном счете, оценить прогностическое значение этих мутаций и путей в систематическом порядке, а также проверить возможные процедуры в каждом конкретном случае, требуется животных моделей GBM с заранее заданными генетическими изменениями. Транспозонный зависимой интеграции геномной ДНК предлагает возможный подход.
Спящая красавица транспозонов система, член Tc1 / моряка класса транспозонов, была "проснулся" (построен) в многоступенчатой процесс сайта направленного мутагенеза с лососевые гена транспозазы, который стал бездействующим более 10 миллионов лет назад 18,19. В сущности, ДНК-транспозонов фланкированы специфических последовательностей (инвертированных повторов / прямых повторов: IR / DR) могут быть интегрированы в геном в "вырезать и вставить" способом посредством деятельности Спящая красавица транспозазы. Транспозаза признает концы ИК-сайтов, вырезает транспозон и интегрирует его случайно в другом месте ДНК между основаниями Т и А, основы которых дублируется на каждом конце транспозона при транспозиции (фиг.1а). Спящая красавица транспозаза состоит из трех доменов, транспозонов связывающий домен, последовательности ядерной локализации и каталитический домен. Четыре молекулы транспозаза должны привести два конца транспозона совместно и позволяют транспозиции, тем не менее, если слишком много молекул транспозазы присутствуют, то они могут димеризации и tetramerize ингибироватьперестановка реакция 20. Эффективно реагировать перестановки требуется оптимальное соотношение транспозазы к транспозонов. ДНК, кодирующая транспозазу могут быть доставлены на той же плазмиде с транспозона (в СНГ) или на другом плазмиды (в транс). Чтобы обеспечить оптимальное соотношение между транспозазы и транспозонов, промотор с адекватной активностью могут быть выбраны для экспрессии транспозазы (для модели "цис") или соотношение плазмид в растворе для инъекций могут быть оптимизированы (по "транс" модель). Системы сна транспозонов Красота может быть успешно использован для функциональной геномики, инсерционного мутагенеза, трансгенеза и соматической генной терапии 21. Будучи синтетическим конструкция модернизирована для функциональной молекулы из покоя, лососевые вариант, Спящая красавица транспозаза не связываться с другими транспозонов у человека и других млекопитающих 20. С момента своего открытия, молекулярной инженерии имеет Enhancред перестановка эффективность системы транспозонов СО путем внесения изменений в ИК последовательностей и добавления TATA динуклеотиды фланговые транспозон, в результате чего транспозонов рТ2. Эти транспозонов оптимизировали связывание СО с ИК-сайте и повышение эффективности удаления. SB транспозаза также претерпела значительные улучшения; транспозаза используется в экспериментах, представленных в настоящем документе, SB100X, гиперактивный транспозаза порождается стратегии перетасовки ДНК с последующим генетическом скрининге крупной в клетках млекопитающих 22.
В этом докладе мы представляем быстрый, универсальный и воспроизводимый метод, чтобы вызвать внутреннюю GBM у мышей с невирусной, транспозонов-опосредованной интеграции плазмидной ДНК в клетках суб-желудочковой зоны новорожденных мышей 23. Мы приведем простой способ создания транспозонов с новых генов поддаются для геномной интеграции с помощью Спящая красавица транспозазу и продемонстрировать, как мониторинг востребованности плазмиды ипрогрессирование заболевания с помощью биолюминесценции. Мы также характеризуют гистологические и иммуно-гистохимических особенностей GBM воспроизводится с этой моделью. Кроме того, мы представляем быстрый способ получения первичных GBM клеточных линий из этих опухолей. Спящий модель красоты, в котором опухоли из клеток индуцируется оригинальных животного, позволяет функциональную оценку роли кандидатов GBM генов в индукции и прогрессии опухолей. Эта система также хорошо подходит для тестирования новых обработок GBM, в том числе иммунной терапии в иммунокомпетентных мышах, без необходимости инвазивных хирургических процедур воспалительных, которые нарушают локальную микросреду.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все протоколы животных были одобрены Мичиганского университета Комитет по использованию и уходу за животными (UCUCA).
1. Клонирование интерес последовательности в новую Спящая красавица транспозонов
ПРИМЕЧАНИЕ: Для вставки генов или ингибирующие элементы (как shRNA), используя Спящая систему транспозазу красоты, клонировать последовательность интерес в остов ПКТ или pT2 плазмиды. Направьте клонирование таким образом, что регуляторные элементы, интерес ген и маркеры остаются в окружении обращенных повторов (IR / DR). Пример клонирования PDGFβ в ПКТ позвоночника подробно ниже (см также рис 1б).
2. Intra-желудочковая новорожденных Инъекции
3. Биолюминесценция Мониторинг опухоли формирования и прогрессирования
3.1) Мониторинг плазмид Поглощение После инъекций
3.2) Контроль опухоли Формирование и прогресс
Примечание: животные начинают формировать макроскопические опухоли обнаруживаемые с помощью биолюминесценции и гистологии течение 2 с половиной-6 недель, в зависимости от онкогенных плазмид вводили.
4. Гистологическое и иммуногистохимическое анализ новых GBMs
ПРИМЕЧАНИЕ: Когда опухоли достигли желаемого времени эксперимента точку, животные могут быть принесены в жертву, мозги перфузируемые, фиксированные и проанализированы. Для анализа выживаемости умирающий этап представляет собой конечную точку эксперимента, когда животные гуманно умерщвляли на первых признаков опухолевой, как это определено в клинической стадии, когда животное становится симптоматическое демонстрационный ограниченной подвижностью, выгибание спины и грязный мех. Краткое описание стандартных гистологических и иммуногистохимическое методов, используемых представлена ниже.
4.1) перфузии и фиксация
4.2) Гематоксилин-эозином парафином мозги гисто-патологических анализа сущностных GBMs
4.3) Иммуно-гистохимия Cryo сохранившихся встроенных мозги Молекулярная и клеточная Характеристика De Novo индуцированной GBMs
5. Формирование первичных опухолевых клеточных линий с определенными генетическими изменениями.
Для характеристики гисто-патологических особенностей SB-индуцированных глиобластомы, C57 / BL6 новорожденных мышей вводили в Р1 плазмидой, кодирующей люциферазы (pT2 / SB100x-Люка) в сочетании с плазмидами, кодирующими транспозонов онкогенными ДНК, т.е. НКО (PT / CAGGS -NRASV12) и SV40 LGT (Pt / CMVSV40-LGT) ...
В этой статье мы подробно универсальный и воспроизводимый метод для генерации новых моделей GBM с помощью СО transposase- зависимой интеграции онкогенных ДНК плазмиды в клетки, окружающие субвентрикулярной зону новорожденных мышей. Мы приводим протокол для создания транспозона плазмиды с н...
The authors have nothing to disclose.
We thank Dr. John Ohlfest and Dr. Stacey Decker13 for the generous gift of plasmids and for the training provided to master this method. We thank Marta Dzaman for help with standardizing the Hematoxylin-Eosin staining procedure of paraffin-embedded sections. We also thank Molly Dahlgren for perusing this manuscript and providing helpful suggestions. This work is supported by NIH/NINDS grants to MGC and PRL, Leah’s Happy Hearts Foundation grant to MCG and PRL. Alex’s Lemonade Foundation young Investigator Award and the St. Baldrick’s Foundation Fellowship to CK.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Stoelting's Lab Standard with Rat and Mouse Adaptors | Stoelting | 51670 | Other companies produce similar frames, any of them with small mouse adaptors are suitable |
Quintessential Stereotaxic Injector (QSI) | Stoelting | 53311 | Injections can be made without it, ,but the automatic injector allows for increased reproducibility and convenience |
10 μL 700 series hand fitted MICROLITER syringe | Hamilton | Model 701 | This syringe model will deliver from 0.5 to 500 ul of solution reliably. Other syrnges (fro example 5 ul, Model 75) may also be used |
30 gauge gauge hypodermic needle (1.25", 15o bevel) | Hamilton | S/O# 197462 | This needle is ideal to pierce the skin and the skull of a neonatal mouse without the need of other invasive procedures. If it gets dull (doesn't easily enter the skin), it needs to be replaced. |
in vivo-jetPEI | Polyplus Transfection | 201-10G | Aliquot in small volumes and keep at -20oC |
D-Luciferin, Potassium Salt | Goldbio.com | LuckK-1g | Other sources of firefly lucifierase are just as adequate |
Hematoxylin Solution, Harris Modified | Sigma Aldrich | HHS128-4L | |
Tissue-Tek O.C.T. Compound | Electron Microscopy Sciences | 62550-01 | for embedding brains for cryosectioning and immunohistovhemistry |
Advanced DMEM/F-12, no glutamine | Life Technologies | 12634-010 | for the culture of neurospheres |
B-27¨ Supplement (50X), serum free | Life Technologies | 17504-044 | serum free supplement for the culture of neurospheres |
N2 Supplement (100x) | Life Technologies | 17502-048 | serum free supplement for the culture of neurospheres |
Normocyn | InvivoGen | ant-nr-1 | anti-mycoplasma agent for the culture of neurospheres |
Recombinant Human EGF | PEPROTECH | AF-100-15 | growth factor supplement for the culture of neurospheres |
Recombinant Human FGF-basic | PEPROTECH | 100-18B | growth factor supplement for the culture of neurospheres |
HyClone HyQTase Cell Detachment Reagent | Thermo Scientific | SV3003001 | for the dissociation of neurospheres |
Kimble-Chase Kontes Pellet Pestle | Fisher Scientific | K749510-0590 | for the dissociation of freshly dissected tumors |
Falcon Cell Strainers mesh size 70um | Fisher Scientific | 08-771-2 | for generating single cell suspensions of dissociated neurospheres |
Xylenes Histological grade | Fisher Scientific | C8H10 | |
Protocol Harris Hematoxylin Mercury free ( acidified) | Fisher Scientific | 245-678 | |
Protocol Eosyn Y Solution ( intensified) | Fisher Scientific | 314-631 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены