Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Meme kanseri beyin metastatik hücrelerinin gerçek zamanlı ilaç ve radyasyon yanıtını ölçmek için organotipik bir beyin dilimi modelinde bir protokol sunuyoruz. Yöntemler, çeşitli tedavilerin meme kanserinden beyin metastazları üzerindeki terapötik etkilerini, beyin mikroçevre arayüzü içinde ex vivo bir şekilde araştırmak için nicel bir test sağlar.
Beyin metastazı, kadınlar için meme kanserinin ciddi bir sonucudur, çünkü bu tümörlerin tedavisi zordur ve kötü klinik sonuçlarla ilişkilidir. Meme kanseri beyin metastatik (BCBM) büyümesinin klinik öncesi fare modelleri yararlıdır, ancak pahalıdır ve beyin parankimi içindeki canlı hücreleri ve tümör hücresi invazyonunu izlemek zordur. Burada, intrakraniyal olarak enjekte edilen meme kanseri beyin arayan klonal alt hatları içeren ksenograflanmış farelerden ex vivo beyin dilimi kültürleri için bir protokol sunulmaktadır. MDA-MB-231BR lusiferaz etiketli hücreler, Nu/Nu dişi farelerin beyinlerine intrakraniyal olarak enjekte edildi ve tümör oluşumunu takiben, beyinler izole edildi, dilimlendi ve ex vivo kültüre alındı. Tümör dilimleri, lusiferaz eksprese eden tümör hücrelerini tanımlamak ve beyin parankimindeki proliferasyonlarını ve istilalarını 10 güne kadar izlemek için görüntülendi. Ayrıca, protokol, iyonlaştırıcı radyasyon veya kemoterapi ile tedaviyi takiben tümör hücrelerinin büyümesini ve invaziv davranışını görüntülemek için hızlandırılmış mikroskopinin kullanımını açıklar. Tümör hücrelerinin tedavilere yanıtı, canlı görüntüleme mikroskopisi, biyolüminesans yoğunluğunun ölçülmesi ve BCBM hücrelerini içeren beyin dilimi üzerinde histoloji yapılması ile görselleştirilebilir. Bu nedenle, bu ex vivo dilim modeli, bireysel bir hastanın meme kanseri beyin metastatik büyümesini beyin mikro ortamında hedeflemek üzere kişiselleştirilmiş ilaçları tanımlamak için tek başına veya radyasyonla kombinasyon halinde yeni terapötik ajanların hızlı bir şekilde test edilmesi için yararlı bir platform olabilir.
Meme kanseri beyin metastazları (BCBM), hücreler birincil meme tümöründen beyne yayıldığında gelişir. Meme kanseri, akciğer kanserinden sonra beyin metastazının ikinci en sık nedenidir ve metastazlar hastaların %10-16'sında görülür1. Ne yazık ki, beyin metastazları, hastaların %>80'i beyin metastazı tanısından sonraki bir yıl içinde öldüğü ve nörolojik işlev bozuklukları nedeniyle yaşam kalitelerinin bozulduğu için tedavi edilemez olmaya devam etmektedir2. Daha etkili tedavi seçeneklerinin belirlenmesi için acil bir ihtiyaç vardır. Tek katmanlı iki boyutlu veya üç boyutlu kültür modelleri, terapötik ajanların laboratuvarda test edilmesinde en sık kullanılan yöntemlerdir. Bununla birlikte, tümör fenotipinin ve büyümesinin önemli bir itici gücü olan karmaşık BCBM mikro ortamını taklit etmezler. Bu modeller yararlı olmasına rağmen, karmaşık tümör-stromal etkileşimleri, benzersiz metabolik gereksinimleri ve tümörlerin heterojenliğini yakalamaz3. Tümör-stromal etkileşimleri ve mikroçevre heterojenliğini daha sadık bir şekilde özetlemek için, grubumuz ve diğerleri, hasta kaynaklı tümör hücreleri (birincil veya metastatik) veya kanser hücresi hatları 4,5,6 ile organotipik beyin metastazı "dilim" kültürleri üretmeye başlamıştır. Klasik in vitro sistemlerle karşılaştırıldığında, bu kısa süreli ex vivo model, büyük hayvan kohortlarında klinik öncesi değerlendirmeden önce yeni terapötiklerin taranması için daha uygun koşullar sağlayabilir.
Ex vivo modelleri, öncelikle çeşitli kanserlerin başarılı tedavilerinin tanımlanması için inşa edilmiş ve başarıyla kullanılmıştır. Birkaç günlük değerlendirme gerektirirler ve ayrıca hastaya özgü ilaç taramasına uyarlanabilirler. Örneğin, insan mesane ve prostat kanseri ex vivo dokuları, dosetaksel ve gemsitabin7'nin doza bağımlı bir anti-tümör yanıtı göstermiştir. Kemoterapötik ilaçlar Oxaliplatin, Cetuximab ve Pembrolizumab8'i taramak için benzer kolorektal karsinom ex vivo dokular geliştirilmiştir. Bu uygulama pankreas kanserinde, pankreatik duktal adenokarsinomun stromal ortamı ile genotipik ve fenotipik özellikleri arasındaki temel etkileşim göz önüne alındığında yaygın olarak kullanılmaktadır 9,10. Ayrıca, baş, boyun, gastrik ve meme tümörlerinde benzer taramalar için bu tür organotipik modeller geliştirilmiştir11,12.
Burada, mikro-ortamlarındaki ksenograflanmış meme kanseri beyin metastatik tümör hücrelerinin ex vivo beyin dilim modeli üretilmektedir. Farelere, TNBC metastazı 14,15'in ortak bir bölgesi olan serebral korteks parietal lobunda meme kanseri beyin metastatik beyin trofik MDA-MB-231BR hücreleri 13 ile intrakraniyal olarak enjekte edildi ve tümörlerin gelişmesine izin verildi. Beyin dilimleri bu ksenograflanmış hayvanlardan üretildi ve 16,17'de tanımlandığı gibi organotipik kültürler olarak ex vivo tutuldu. Bu yeni ex vivo model, BCBM hücresinin beyin parankimi içindeki büyümesinin analizine izin verir ve beyin mikro ortamındaki tümör hücreleri üzerindeki terapötik ajanları ve radyasyon etkilerini test etmek için kullanılabilir.
Bu protokol, Drexel Üniversitesi Tıp Fakültesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmış ve hayvan bakım kılavuzlarına uygundur. Bu çalışmada Nu/Nu atimik dişi fareler (6-8 haftalık) kullanılmıştır.
1. Tümör hücrelerinin intrakraniyal enjeksiyonu
2. Beyin dilimleri oluşturun
NOT: Steril laminer akış başlığında beyin izolasyonundan sonraki adımları uygulayın. MDA-MB-231BR hücreleri ile enjekte edilen bir fareden tümör hücreleri (lusiferaz sinyali) içeren 35-40 ayrı dilim üretmek tipik olarak mümkündür (Şekil 1C).
3. Dilimlerin IVIS görüntülemesi
NOT: Steril laminer akış başlığında lusiferaz ve inhibitör ekleme adımları uygulayın.
4. ex vivo beyin dilimlerinde tümör büyümesinin canlı görüntülenmesi
NOT: Canlı görüntüleme sırasında ek ortam eklemek mümkün olmadığından, deneyin uzunluğuna dayanacak kadar ortama (1,5 mL) sahip kesici uçlar sağlayın.
5. ex vivo beyin dokusunun MTS testi ve immünohistokimyası
6. Tümörün ex vivo beyin dilimlerinde ışınlanması
MDA-MB-231BR-GFP-Luciferaz hücreleri, yukarıda açıklandığı gibi 4-6 haftalık Nu/Nu farelerin sağ yarımküresine intrakraniyal olarak enjekte edildi (Şekil 1A) ve 12-14 gün boyunca büyümesine izin verildi, bu süre zarfında tümör büyümesi biyolüminesans görüntüleme ile izlendi (Şekil 1B). Diğer grup19 tarafından bildirildiği gibi kafa içi 100.000 kanser hücresi enjekte ettik, ancak 20.000 hücre
Bu çalışma, ekşik ksenogreft beyin tümörleri için yeni bir ex vivo beyin kültürü yöntemi ortaya koymaktadır. Farelerin beynine intrakraniyal olarak enjekte edilen BCBM hücreleri MDA-MB-231BR hücrelerinin ex vivo beyin dilimlerinde hayatta kalabileceğini ve büyüyebileceğini gösteriyoruz. Çalışma ayrıca intrakraniyal olarak enjekte edilen U87MG glioblastoma (GBM) hücrelerini test etti ve ayrıca bu kanser hücrelerinin beyin dilimlerinde hayatta kaldığını ve büyüdüğünü bu...
Yazarların beyan edecek finansal çatışmaları yoktur.
Teknik yardımları için Julia Farnan, Kayla Green ve Tiziana DeAngelis'e teşekkür etmek istiyoruz. Bu çalışma kısmen Pennsylvania Commonwealth Evrensel Araştırma Geliştirme Hibe Programı (MJR, JGJ), UO1CA244303 (MJR), R01CA227479 (NLS), R00CA207855 (EJH) ve W.W. Smith Charitable Trusts (EjH) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL syringe, slip tip | BD | 309659 | |
30 G1/2 Needles | BD | 305106 | |
6-well plates | Genessee | 25-105 | |
Automated microscope and LUMAVIEW software | Etaluma | LS720 | |
B27 (GEM21) | Gemini Bio-Products | 400-160 | |
Beaker 50 mL | Fisher | 10-210-685 | |
Blunt sable paintbrush, Size #5/0 | Electron Microscopy Sciences | 66100-50 | |
Bone Wax | ModoMed | DYNJBW25 | |
Brain injection Syringe | Hamilton Company | 80430 | |
CaCl2 | Fisher Scientific | BP510-250 | |
Cleaved caspase 3 Antibody | Cell Signaling | 14220S | |
DAPI | Invitrogen | P36935 | |
D-Luciferin Potassium Salt | Perkin Elmer | 122799 | |
Double edge razor blade | VWR | 55411-060(95-0043) | |
Filter Paper (#1), quantitative circles, 4.25 cm | Fisher | 09-805a (1001-042) | |
Fine sable paintbrush #2/0 | Electron Microscopy Sciences | 66100-20 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | |
Gamma-H2AX antibody | Millipore | 05-636 | |
GFAP antibody | Thermo Fisher | 13-0300 | |
GFP antibody | Santa Cruz | SC-9996 | |
Glucose | Sigma Aldrich | G8270 | |
Glutamine (200 mM) | Corning cellgrow | 25-005-Cl | |
H&E and KI-67 | Jefferson Core Facility Pathology staining | ||
Hand Drill Set with Micro Mini Twist Drill Bits | Amazon | YCQ2851920086082DJ | |
HEPES, free acid | Fisher Scientific | BP299-1 | |
Just for mice Stereotaxic Frame | Harvard Apparatus (Holliston, MA, USA). | 72-6049, 72-6044 | |
KCl | Fisher Scientific | S271-10 | |
Large surgical scissors | Fine Science Tools | 14001-18 | |
MDA-MB-231BR cells | Kindly provided by Dr. Patricia Steeg | Ref 14 | |
MgCl2·6H2O | Fisher Scientific | M33-500 | |
Mice imaging device | Perkin Elmer | IVIS 200 system | |
Mice imaging software | Caliper Life Sciences (Waltham, MA, USA). | Living Image Software | |
Microplate Reader | Tecan Spark | ||
Mounting solution | Invitrogen | P36935 | |
MTS reagent | Promega CellTiter 96 Aqueous One Solution | (Cat:G3582) | |
N2 supplement | Life Technologies | 17502-048 | |
Neurobasal medium | Life Technologies | 21103049 | |
Nu/Nu athymic mice | Charles Rivers Labs (Wilmington, MA, USA) | ||
Paraformaldehyde | Affymetrix | 19943 | |
Pen/Strep | Life Technologies | 145140-122 | |
Polypropylene Suture | Medex supply | ETH-8556H | |
Povidone Iodine Swab sticks | DME Supply USA | Cat: 689286X | |
Scalpel blade #11 (pk of 100) | Fine Science Tools | 10011-00 | |
Scalpel handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Sodium Pyruvate | Sigma Aldrich | S8636 | |
Spatula/probe | Fine Science Tools | 10090-13 | |
SS Double edge uncoated razor blades (American safety razor co (95-0043)) | VWR | 55411-060 | |
Sucrose | Amresco | 57-50-1 | |
Surgical Scalpel | Exelint International | D29702 | |
Tissue Chopper | Brinkman | (McIlwain type) | |
Tissue culture inserts | Millipore | PICMORG50 or PICM03050 | |
X-ray machine | Precision 250 kVp |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır