Kemirgen Ortotopik Mesane ksenogratflarının Minimal İnvaziv kurulması

Özet

Birincil invaziv kadavradan mesane kanseri zenograftlarını aşılamak için kurulan teknik laparotomi ve mesane seferberlik gerektirir. Bu prosedür, fareler üzerinde önemli morbidite uğratan teknik açıdan zor ve zaman alıcıdır. Bu nedenle perkütan yaklaşım ultrason rehberlik kullanarak, yüksek hassasiyet geliştirdi.

Özet

Ortotopik mesane kanseri ksenograftları in vivo moleküler, hücresel manipülasyonlar ve yeni tedavi ajanları araştırmak için altın standarttır. Uygun hücre hatları intravezikal damlatma (kasa invaziv olmayan büyüme model) ya da mesane duvara içi enjeksiyon ile (invaziv büyüme model) ile aşılanır. Her iki prosedür, karmaşık ve oldukça zaman alıcıdır. Ayrıca, yüzeysel modeli tümörijenik şu instilasyon olan hücre hatları eksikliği nedeniyle eksiklikleri vardır. İçi enjeksiyonu, diğer taraftan, prosedürün invaziv ve ana fare için ilişkili morbidite nedeniyle zor edilir.

Akılda bu eksiklikleri ile, biz kadavradan mesane kanseri zenograftlarını oluşturmak için minimal invaziv bir yaklaşım geliştirmek için önceki yöntemleri değiştirilmiş. Ultrason eşliğinde başarıyla mesane kanseri hücre hatları UM-UC1, UM-UC3 ve UM-perkütan aşılama gerçekleştirdik50 atimik çıplak içine UC13. Biz bu yaklaşımı, etkili, kesin ve güvenli bir zaman olduğunu göstermek mümkün olmuştur. Bu teknik ile, ilk olarak bir boşluk PBS ile mesane mukoza altında oluşturulur, ve tümör hücreleri, daha sonra ikinci bir aşamada bu alana enjekte edilir. Tümör büyümesi, biyolüminesans görüntüleme ve ultrason ile düzenli aralıklarla izlenir. Ortalama tümör hacimleri çalışma süresi boyunca bizim 50 farelerin biri ama tüm giderek artmıştır.

Bizim kurum olarak, minimal invaziv, hızlı ve son derece hassas bir şekilde mesane kanseri ksenogref aşılanmasını sağlayan bu yeni yaklaşım, geleneksel modeli yerini aldı.

Giriş

Kanser araştırma tümör biyolojisi anlayışımızı derinleştirmek amacıyla hasta tümörlerden türetilmiş hücre hatları kullanılarak, insan kanserinin hayvan modellerinde bağlıdır. Farklı tedavi stratejileri çerçevesinde canlılarda büyüme analizi için, sıçan kadavradan mesane kanseri modelleri referans standardı ^1,2 kalır. Bağışıklığı baskılanmış farelerin (ksenogref modeli) insan mesane kanser hücrelerinin aşılama intravezikal damlatılması üzerinde mesane duvarına ("intravezikal modeli") ^3,4,5 veya direkt enjeksiyon ("intramural model") ^6,7 dayanır. Her iki teknik de sıçanlarda ^8,9 yapılabilir.

Intravezikal sonra yeni tedavi maddeleri daha sonra intravezikal damlatılması için uygun olan mesane ürotelyal yüzeyinde tümörlerin oluşumuna neden olmaktadır. Bununla birlikte, bu yöntem ile verildiği zaman güvenilir olan tümörijenik hücre çizgilerinin sayısının sınırlı olduğud Bu hücre hatları, KU7 biri, son zamanlarda HeLa ^4,10 olduğu gösterilmiştir. Intravezikal de zaman nedeniyle gerekli kalma kere alıcıdır ve bu sık sık idrar, üreter ve renal pelvis ¹¹ dahil olmak üzere, üriner sistem bitişik elemanlar, tümör büyümesini uyarmaktadır. Ayrıca, instillasyon genellikle üreterler mesane girin mesane katında tümör büyümesine yol açar, ve bu üst üriner sistem tıkanıklığı ve eşlik eden böbrek yetmezliğine neden olabilir.

Sistemik tedaviler için uygun olan birincil invaziv mesane kanseri ksenograftları mesane duvarı ¹² içine, tümör hücrelerinin direkt enjeksiyonu ile oluşturulur. Çok sayıda hücre çizgileri, bu modelde, yeterli büyümeye rağmen, herhangi bir sınırlamaya insizyon ¹³ için ihtiyaç ilişkin modelin invaziv olan. Modeli nedeniyle de hassas kas duvara hücreler enjekte teknik zorluk öğrenmek için zordurmesane.

Farelerde ortotopik primer invaziv mesane kanseri zenograftlarını kurmak için yeni bir yaklaşım "intramural modeli" varolan eksikliklerin giderilmesi amacıyla kliniğimizde geliştirilmiştir. Biz başarıyla kurulmuş invaziv modelini değiştirmek için bu yeni tekniğin sonuçlanan ön mesane duvarına mesane kanseri hücrelerinin perkütan, ultrason rehberliğinde enjeksiyon optimize başardık. Ayrıca, biz potansiyel "intramural modeli" doğruluk ve tekrarlanabilirlik gelişmiş var.

Protokol

Bütün hayvan prosedürleri Hayvan Bakımı Kanada Konseyi (CCAC) esaslarına göre gerçekleştirilmiştir. Protokol British Columbia Üniversitesi Hayvan Bakım Komitesi (: A10-0192 Protokol Numarası) tarafından onaylanmıştır.

1.. Hücre Hatları hazırlanması

1. DNA parmak izi ⁷ ile ilgili insan mesane kanseri hücre çizgilerinin kimliğini teyit edin.
2. Biyolüminesans ile ksenograft tümörlerinin büyüme analizi için, ateş böceği lusiferaz geni taşıyan bir ³ lentiviral yapısı ile transfekte hücre çizgileri.
3. Çözülme ve nemlendirilmiş bir% 5 _CO2 atmosferinde 37 ° C'de% 10 fetal sığır serumu (FBS) ihtiva eden Dulbecco'nun modifiye edilmiş Eagle ortamı içinde mevcut olan hücre çizgileri (DMEM) genişletmek. Passage hücreler en az 3'lü ama 3 ay aşan kültür kez kaçının.

2. Hücre Süspansiyonunun Hazırlanması

1. Matrigel çözülme. C'nin altında tutunJelin artan viskozite önlemek için, 4 ° C.
2. % 70 bir izdiham hücreleri Trypsinize ve normal büyüme ortamında askıya.
3. Bir hemositometreyle veya otomatik hücre sayıcı ile hücre sayısını.
4. 200 x g, 5 dakika boyunca hücre süspansiyonu dönerler. Süpernatant kaldırmak.
5. (8-15 x 10 ⁶ / ml) kullanılan hücre hattı bağlıdır ve arzu edilen büyüme kinetikleri olan arzu edilen hücre konsantrasyonu elde etmek amacıyla, DMEM (% 10 FBS) ve Matrigel (1:1 oranında) uygun hacim. Tümör hücre süspansiyonu enjekte edilen hacim 40 ul olacak.
6. Yukarı ve aşağı pipetleme (P1000) ile iyice karıştırın, süspansiyon hava kabarcıkları oluşturarak kaçının.

3. Hayvanların hazırlanması

Not: nedeniyle Adım 4.7 'de transüretral kateterizasyon için potansiyel ihtiyaca, dişi farelerde, bu hayvan modelinde tercih edilen cinsiyet bulunmaktadır.

1. Evi fareler, kurumsal ve ulusal hayvan bakımı gu göreidelines. Fareler ile ilgili tüm deneyler için etik kurul onay almak.
2. % 3 izofluran / oksijen karışımı ile fareler anestezi. Hayvanların uygun anesthetization (ayak tutam örneğin tepkisizlik) onaylayın.

4. Deneysel Setup

1. Düz sert bir plastik malzemeden [Şekil 2] 'e sahip her türlü mesane stabilizasyon kesin. Dikkatle kayışı incelemek ve farelere uygulamadan önce herhangi bir keskin kenarları kaldırmak.
2. Vital bulguların sürekli izlenmesi ile küçük hayvan görüntüleme platformu [Şekil 1 I] ısıtılmış görüntüleme masasına hayvana binmek. [Şekil 1 III] bir lastik bant ile alt ekstremite düzeltmek.
3. % 2 klorheksidin glukonat ile karın dezenfekte ve steril ucu pamuklu cildinizi silin.
4. Mesane stabilizasyon askısı ile mesaneyi [Şekil 2 II] hareketsiz. Böylece, bir kaçırmaAdım 5.6 'içi enjeksiyon sırasında mesanenin kaçınılacaktır.
5. Alt karın steril ultrason jeli uygulayın.
6. Yavaş yavaş ultrason scanhead (frekansı 40 MHz) cilde [Şekil 1, IV] (45-70 ° 'lik bir açı ile uzunlamasına kafatası) yaklaşımı ve ultrason ekrandaki mesane [Şekil 3, I] görselleştirmek.
7. Mesane boş ise, bir 24 transüretral G angiocatheter boyunca 50 ul steril, ılık fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) ile doldurun.

5. Mesane Duvar Katmanlar Ayırma

1. PBS ile doldurulur ve bir 30 G bağlı bir 1.0 ml şırınga takın, ¾ iğne şırınga kelepçeye (öne doğru yönlendirilmiş konik).
2. 30-45 ° 'lik açı sadece kasık kemiği üzerinde deriye doğru iğne (ultrason scanhead uzunlamasına eksenine göre 80-90 ° [Şekil 1]) yerleştirin.
3. Iğne Algılamaultrason ekranında.
4. Yavaş yavaş deri ve karın duvarı kasları [Şekil 3 II] delebilir.
5. (Şimdi posteriora yönetti) iğne 180 ° eğim çevirin.
6. Mukozayı penetre olmadan mesane duvarının içine iğne ucu takın, [Şekil 3 III]
7. Yavaş yavaş yapay alanı [Şekil 3, IV] oluşturmak için kas tabakası ve mukoza arasındaki PBS 50 ul enjekte edilir.
   Not: mukoza yanlışlıkla adımı 5.6 esnasında delikli ise, yavaş yavaş iğneyi geri çekin ve mukoza tabakası iğne ucu üzerinde geri çevirdi sonra PBS 50 ul enjekte.
8. Iğneyi.

6. Mesane Kanseri Hücreleri İntramural Aşılama

1. Bir 30 G ile (Matrigel içinde süspansiyon haline getirilmiş kanser hücreleri ile dolu), ikinci bir 1.0 ml şırınga takın, ¾ şırınga kelepçeye iğne.
2. Aynı için iğne ucu kılavuzAdımda 5.7 oluşturulan PBS dolu uzay.
3. Bu boşluk içine hücre süspansiyonu 40 ul enjekte [3 V ve VI Şekil].
4. Iğneyi.

7. Post-girişimsel Destekleyici Bakım

1. Görüntüleme platformdan fareyi ayırın.
2. Anestezi kurtarma sırasında sürekli gözetim altında bir sıcak ve rahat bir ortamda hayvan tutun.
3. Bilinç kazanmak ve normal ambulasyonu çıkıldıktan sonra, evde kafes geri hayvan.

Sonuçlar

Üç farklı tümör hücre çizgileri (UM-UC1 luc, UM-UC3 ve luc UM-UC13 luc) İntramural enjeksiyon üç gün üst üste ultrason eşliğinde 50 hayvanlara uygulandı. Aşılama verimli gerçekleştirildi (süresi 5.7 dakika / hayvan ortalama) ve herhangi bir intra-ya da post-girişimsel komplikasyonlar ile ilişkili değildi.

Tümör büyümesinin izlenmesi ultrason görüntüleme ve biyolüminesans ile gerçekleştirildi. 3. gün bir tümör 50 hayvanların ön mesane [Şekil 4, I] 'de ultrason ile tespit edilebilir. Farelerin% 98 takip dönemi boyunca sabit tümör büyüme gösterdi [Şekil 4 ve 5]. UM-UC3 luc'un Aşılama sonrası, bir fare periton tümör yayılmasını ve ikinci bir hayvan [Tablo 1] gündüz 7. sonra involuted tümör geliştirdi. Bu, bu yeni teknik ile aşılanmış farelerin ilk grup oldu.

nt "> fareler gün # 24 # 28 öldürüldü, ve 37. sırasıyla UM-UC3 Luc, UM-uc1 Luc ve UM-UC13 Luc, aşılama sonra. Xenograftlarında tümörleri hematoksilen ve eosin üzerinde toplandı ve incelendi (H & E ) bölümler. Tüm tümörler kas invaziv ve bazı perivezikal yağ içine sızmış, ama komşu organlara invazyonu [Şekil 6. I]. UM-UC13 luc tümörü taşıyan farelerin% 60 ve UM-UC3 Luc taşıyan farelerin% 20 gözlendi tümörler boyama [Şekil 6 II] H & E tarafından teyit edildi retroperitoneal lenf nodu metastazı geliştirdi.

Şekil 1. Görüntü ve deney düzeneği şematik. Fare ısıtılmış ameliyat masasında (I) üzerine monte edilir ve <(anestezi altında tutulanstrong> II)% 3 izofluran / oksijen karışımı ile. Alt ekstremite, bir lastik bant (III) ile sabitlenir. Derinin (45-70 ° 'lik bir açı ile kafatası uzunlamasına hizalama) ultrason scanhead (IV) yaklaşan sonra, mesane (V) ultrason ekranında görüntülenmiştir. Bir 30 G iğne (VI) ile bir şırınga 30-45 ° 'lik bir açı (ultrason scanhead uzunlamasına eksenine göre 80-90 ° olarak) olarak cilde yönlendirilmektedir.

Şekil 2. Mesane immobilizasyon. Ölçüler ve mesane sabitleme kayışı (I) oluşturmak için çizim kayış alt karın eklenmiş ve mesane (II) immobilize edilir. Böylece bir kaçırma içi enjeksiyon sırasında mesane önlenir.

Şekil 3,. Ultrason ekran (I) ile ilgili en mesane tümör hücrelerinin İçi aşılama. Görselleştirme. Deri ve karın duvarı kasları perforasyonu (II). Mukoza nüfuz olmayan mesane duvara iğne ekleme (III). Kas tabakası ve yavaş enjeksiyondan sonra mukoza arasındaki PBS (50 ul), (IV). Intramural yapay oluşturulan alana (V, VI) Matrigel'de asılı tümör hücreleri.

1123fig4.jpg "/>
Şekil 4. . Ultrasonla takibi ultrason ile sürekli takip tümör hacminde önemli artış gösterdi (I: gün içerisinde 3. II: Gün # 7, III: gün # 13).

Şekil 5,. Biyolüminesans ile takip biyolüminesans ile. Sürekli izlem çalışma süresi boyunca parlaklığından sürekli artış gösterdi.

Şekil 6,. Ksenogreft tümör ve lenf nodu metastazı Histoloji. Temsili xenograftlarının tu arasında toto H & E bölümünde mor komşu organlara (I) içine işgali olmadan kas içine invaziv büyüme göstererek. UM-UC13 luc tümörü taşıyan farelerin% 60 ve UM-UC3 luc tümörleri sunulan retroperitoneal lenf nodu metastazı (II) taşıyan farelerin% 20.

Aşılanmış hücre çizgisi		UM-UC1 luc	UM-UC3 luc	UM-UC13 luc
Farelerin sayısı		20	15	15
Enjekte edilen hacim, uL	40	50	50
Hücre sayısı, mutlak		3.6 x 10 5	6 x 10 5	5,5 x 10 5
Hayvan başına zaman, dak		3.4 (± 1.6)	7.7 (± 3.7)	6.8 (2.9 ±)
Tümör insidansı		49 (% 98)
		, 20 (% 100)	14 (% 93)	15 (% 100)
Lenf nodu metastazı		0	3 (% 20)	9 (% 60)
Takip (gün)		28	22 [tedaviden önce]	28 [tedaviden önce]
Tümör hacmi (uL)	4 gün	11.6 (± 1.3)	12.5 (± 1.7)	14.4 (± 1.3)
	ucu	394,6 (72,4 ±)	288,7 (66,1 ±)	78.3 (13.4 ±)
takip
Tümör lüminesans (fotonlar / sn)	4 gün	4.6 x 10 8	2.0 x 10 8	5,8 x 10 8
		(9.4 x 10 7 ±)	(3.7 x 10 7 ±)	(1.3 x 10 ± 8)
	ucu	1.9 x 10 10	1.4 x 10 10	1.5 x 10 10
	takip	(4.0 x 10 9 ±)	(2.3 x 10 9 ±)	(1.9 x 10 9 ±)

idth: 64px; ">

Tablo 1. Ultrason eşliğinde tümör hücresi enjeksiyonu - prosedürü ve sonuçları.

Tartışmalar

Kanser tedavisinde hemen hemen tüm büyük gelişmeler klinik deneyler başlamadan önce, hayvan modellerinde test gerektirir. Kanser hayvan modelleri ve in vivo tümör biyolojisi okumak için araştırmacılar sağlayacak gerekli araçlardır. Ortotopik ksenogref modelleri ^1,2 altın standart kalır ve (hücre hatlarının seçimi açısından) en esneklik sunuyor ve en pratik yarar var devam ediyor.

Gösterilen prosedür doğrultusunda% 100 bir teknik başarı oranı ile üç farklı hücre çizgilerinin ultrason eşliğinde yapılan enjeksiyon ile ksenograft tümörlerinin önceden belirlenmiş gönder US et al. ¹² tarafından tarif edilen ortotopik bir model bir minimal invaziv bir modifikasyonudur. Sürekli izlem sırasında, farelerin% 98 tümör hacminde sürekli bir artış göstermiştir.

Minimal invaziv tekniği yaparak biz intramural modelin mevcut sınırlamaları ele başardık. Respe yanındahayvan refahı cting, bu prosedürün azaltılmış invazivliği da cerrahi komplikasyonların sayısını azaltarak in vivo deneylerin tekrarlanabilirliği katkıda bulunmaktadır. Oldukça abdominal laparotomi ve yara kapatılması için ilgili gereksinimini önlemek için etkili zaman. Biz (1.6 ±) 3.4 dk önemli hayvan başına işlem süresini azaltmak için başardık. Ancak, bizim yeni yaklaşımın baş avantajı doğruluğu. Yüksek çözünürlüklü ultrason bize mesane duvarının mukozasının altında tuzlu enjeksiyon yarattığı boşluk görüntülemenizi sağlar. Bu enjeksiyon, bir ilk adım, ikinci bir aşamada, tümör hücre enjeksiyonu kolaylaştırır ve tümör hücre dökülme riskini en aza indirir. Bu iğne yerleştirme görselleştirmek mümkün değildir ve enjeksiyon tam derinliği ilişkin belirsizlik unsuru her zaman vardır laparotomi sonra içi enjeksiyon tekniği ile tezat. Ayrıca, katı ön duvara mesane tümör hücrelerinin aşılanmasını olarak, tümör Büyümeposterior mesane duvarına h önlenir. Daha sonra üreter deliklerinin yakınında tümör büyüme nedeniyle obstrüktif komplikasyon oranı son derece nadirdir. Bu Ekteki etkisi daha uzun büyüme ve tedavi süreleri sağlar.

Ultrason eşliğinde tümör aşılama ana sınırlama yeterli teknik donanım için ihtiyaç vardır. Bu nedenle, bu prosedürün performans olası insan kanserinin hayvan modellerinde uzmanlaşmış merkezlerine sınırlandırılacaktır. Bu, yeni bir hayvan modelleme uzmanlığı ile bu kurum ve grupların dışında araştırma grupları arasında işbirliğini teşvik etmelidir.

Ultrason görüntüleme ve bazı el becerisi ile aşinalık bağımlı olmasına rağmen, bu model yetkili talimat altında öğrenmek kolaydır. Prosedüründe önemli bir adım tuzlu su ile mesane duvarı yapay bir uzay submukozal yaratılmasıdır. Bu uzay perforasyon o olmadan oluşturulduktan sonramukoza tabakası f, birkaç dakika boyunca sabit kalır. Tümör hücrelerini aşılamak için bu boşluk içine ikinci bir iğne kılavuz oldukça basittir. Submukozal alanın oluşturulması sırasında ana komplikasyon mesane lümenine iğne perforasyonudur. Submukozal alanı yaratılması, ancak hala mümkün. İğne mesane duvarı içine yavaş yavaş geri gereken ve tuzlu mukoza tabakası iğnenin ucu üzerinde döndürür sadece zaman enjekte edilir. Bu manevra sonra, submukozal alan daha az kararlı olduğunu (tuzlu su, 30-60 saniye içinde mesane lümenine dışarı çıkar) ve tümör hücrelerinin enjeksiyonu hızlı bir şekilde yapılması gerekir. Mesane lümenine tümör hücrelerinin dökülme mukoza delinmesi ile bu gibi durumlarda ortaya çıkabilir. Intramural uzaydan tümör hücrelerinin kaybı takibinde azalan tümör hacmine yol olsa da, herhangi bir intravezikal tümör alımını gözlenmiştir hiç.

Başka potansiyel complication enjeksiyon kanalı boyunca periton boşluğuna tümör hücrelerinin dökülme olan. Bu 50 hayvanlarda, sadece bir intraperitoneal tümör hücresi yayılmasını görülmektedir ve bu ilk girişimleri birinde meydana geldi. Biz, çok büyük bir tümör hücresi süspansiyonu hacminin enjeksiyon için bu özellik. Bu 50-40 ul gelen hacmini azaltarak başka periton dökülmesine neden olduğu gerçeği ile desteklenmiştir.

Kemirgen kadavradan mesane kanseri xenograftlarının Bu minimal invaziv aşılama eşit araştırmacı ve hayvanları hem de yararlanarak, mevcut "intramural modeli" yenilikçi bir modifikasyonunu temsil eder. Bu modelin avantajı, böyle bir minimal invazif şekilde ortotopik yabancı doku nakli yapılan tümör oluşturmak amacıyla, böbrek, prostat, karaciğer gibi diğer organlara adaptasyonunun ediyoruz.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Chlorhexidine gluconate (2%)	Aplicare	82-319
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM)	Thermo Scientific	SH3008101
Fetal bovine serum (FBS)	Thermo Scientific	SH3007103
Isoflurane	Baxter Corporation	402-069-02
Trypsin (0.25%)	Thermo Scientific	SH3004202
Syringe (1 ml)	BD Bioscience	309659
Hypodermic needle (30 G; ¾ in)	Kendall	830340
Angiocatheter (24 G)	BD Bioscience	381112
Vevo 770 small animal imaging platform	VisualSonics
RMV 706 ultrasound scanhead	VisualSonics
IVIS Lumina III	Caliper Life Science