Name: a mouse tumor model of surgical stress to explore the mechanisms of postoperative immunosuppression and evaluate novel perioperative immunotherapies
Uploaded: 2014-03-12T19:00:00
Duration: 13 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Mouse Tumor Model of Surgical Stress to Explore the Mechanisms of Postoperative Immunosuppression and Evaluate Novel Perioperative Immunotherapies at JoVE.c

Forfatterne ønsker dig at takke Kim Yates, Eileen Franklin og Rebecca Tjepkema (Animal Care og Veterinary Services, University of Ottawa) for at få hjælp med animalsk operationer. Lee-Hwa Tai understøttes af en Fonds de recherche santé Quebec Fellowship. Dette arbejde blev støttet af driftstilskud fra den canadiske Cancer Society Research Institute Innovation Grant, Ontario Ministeriet for Forskning og Udvikling Early Researcher Award, og canadiske Foundation for Innovation - Leaders Opportunity Grant til Rebecca Auer.

1.. Fastholdelse 4T1 tumorceller in vitro <ol><li> Kultur umodificerede 4T1 tumorceller i fuldstændig DMEM (DMEM, 10% FBS, 1x penicillin / streptomycin) i 10 cm vævsdyrkningsplader. Inkuber i 37 ° C, 5% CO 2 vævsdyrkningsinkubator. </li><li> Split kulturer 2-3 gange / uge. For at opretholde optimale levedygtighed celler må ikke overstige 80% konfluens. Brug ikke celler til oprettelse af in vivo primære tumorer, hvis kulturer er blevet passeret in vitro for&gt; 1 måned som dette mindsker malignitet og metastatisk potentiale end tidligere passeret celler. </li></ol> 2. Høst 4T1 tumorceller til injektion <ol><li> Aspirer dyrkningsmedium fra vævskulturplade under anvendelse af en Pasteur-pipette. </li><li> Der tilsættes 10 ml 1x steril PBS indeholdende 2 ml EDTA. Lad PBS-opløsningen inkuberes i pladen ved 37 ° C, 5% CO 2 vævskultur inkubator i 5-7 min. </li><li> Harvest PBS-opløsning fra pladen, rinsing pladen 2-3x med løsning, overføres til 15 ml konisk rør. </li><li> Centrifuger cellerne i 5 minutter ved 500 xg ved 4 ° C i en bench-top centrifuge. </li><li> Aspirer supernatanten og resuspender cellepelleten i serumfrit DMEM. </li><li> Bestem koncentrationen celle ved anvendelse af en celletæller. </li><li> Fortynd cellerne med serum-frit medium til 1x10 6 celler/500 pi (1x10 5 cells/50 pi (til injektion og placere celler på is. </li></ol> 3. Injektion af mus med 4T1 tumorceller Alle dyreforsøg udført var i overensstemmelse med de institutionelle retningslinjer på Animal Care Veterinary Services fra University of Ottawa anbefalinger for alle dyr, der modtager ortotopisk injektioner eller tumor implantater. <ol><li> Forkæl mus subkutant med buprenorphin (0,05 mg / kg) 1 time før operation for smertebehandling. </li><li> Inducere og vedligeholde mus under anæstesi ved anvendelse af 2,5% isofluran i varigheden af ​​indsprøjttion. Klem trædepuden af ​​musen til at opdage refleks reaktion. Hvis der registreres ingen er effektive anæstesi niveauer nået. Steril øje smøremiddel anvendes derefter for at forhindre udtørring af hornhinden. </li><li> Indlæse en 30 G ½ i &quot;Ultra-fine&quot; sprøjte med præcis 50 pi celler suspension. Sørg for at alle luftbobler fjernes fra kolonnen sprøjten ved at trykke på siden af ​​sprøjten at løsne luftbobler. </li><li> Placer musen (under bedøvelse) ventrale side op. </li><li> Rengør injektionsstedet ved hjælp af en spritserviet og indføre nålen vandret og direkte ind i den 4. yverfedt pad, langsomt dispensere volumen i sprøjten. </li><li> Brug en vatpind til at rengøre eventuelle lækager. </li><li> Tillad mus til at komme fra anæstesi. </li><li> Vedligehold Buprenorphin (0,05 mg / kg) til smertebehandling administreret SC hver 8. time i 2 dage. </li></ol> 4.. Administrationen Perioperative Behandling i 4T1 tumorbærende BALB / c-mus <ol><li> Som 13 dage efter tumorcelleinjektion, måle den primære tumor ved hjælp af en ekstern skydelære. Mål den største langsgående diameter (længde) og den største tværgående diameter (bredde) med kaliberen. Den modificerede ellipseformet formel bruges til at beregne tumorvolumenet (Tumorvolumen = 1/2 (længde Ã-bredde 2) </li><li> Som 13 dage efter tumorcelleinjektion, bør den primære tumor måler ca 1 cm3. Når denne tumormåling er nået, forberede perioperativ behandling reagens. </li><li> Onkolytisk virus er en innovativ terapeutisk, at man kan administrere i den perioperative periode. Forbered onkolytisk virus (1x10 9 PFU / 1 ml) i 1x sterilt PBS og anbring på is før injektion. </li><li> Sikker og sted musi harpiksstopperen til intravenøs injektion i halevenen. </li><li> Opvarmes forsigtigt mus hale i varmt vand fra hanen til at visualisere laterale halevener. </li><li> Load en 27 G ½ i &quot;insulinsprøjte&quot; med præcis 100 ul onkolytisk virus terapi. Sørg for at alle luftbobler er fjernet fra sprøjten kolonne. </li><li> Injicere mus med 1x10 8 PFU/100 ul / mus til et af de laterale halevener. Hvis nålen passende er indsat i en lateral måde bør ingen modstand mærkes, når trykke sprøjten. </li></ol> 5.. Komplet resektion af primær tumor og Abdominal Venstre nephrectomi <ol><li> På 14 dage efter tumorcelleinjektion indlede rutine perioperativ pleje efter University of Ottawa Animal Care og Veterinary Service godkendte protokoller. Forkæl mus subkutant med buprenorphin (0,05 mg / kg) 1 time før operation for smertebehandling. Inducere og vedligeholde anæstesi under anvendelse af 2,5% isofluran under operationen. Under steriliseret betingelser og bruge sterile kirurgiske instrumenter, er operationssted barberet og skrubbes. Dyrene administreres subkutant væsker og øje smøremiddel før operationen. </li><li> Lav et lille snit (1-2 cm i længden) til forsigtigt og helt fjerne den primære 4T1 tumor fra yverfedt pad. </li><li> Lukke snittet med 2-3 9 mm hæfteklammer. </li><li> Bring maven ved at skære gennem huden og subkutane lag langs den ventrale midterlinie musen. </li><li> Lav et snit på linea alba (3-4 cm) for at få adgang til mus bughinden. </li><li> Bring venstre indvendige side af maven ved at flytte de overliggende tarme til siden. Sørg for, at tarmene holdes fugtig med en saltvand gennemblødt steril gaze. </li><li> Ved hjælp af en stump par kirurgiske pincet, tag fat i venstre nyre forsigtigt. </li><li> Ved hjælp af en 3-0 voks belagt flettet silke sutur bundet ind i en løkke, ligere hilum af venstre nyre og fastgøres med 3 kirurgiske knuder. Tag den venstre nyre med SurgiCAL-saks. </li><li> Undersøg sutur slips nøje for at sikre, at tilstrækkelig hæmostase er opnået. </li><li> Luk subkutane lag med en kontinuerlig løkke sutur hjælp 5-0 flettet absorberbar, hæftning så huden lag ved hjælp af 9 mm hæfteklammer. Trin 5,2-5,10 bør kræve 10 min / dyr. </li><li> Vedligehold Buprenorphin (0,05 mg / kg) til smertebehandling administreret SC hver 8. time i 2 dage. </li></ol> 6.. Euthanizing Mus og Forarbejdning og Kvantificering af Lung tumorbyrde <ol><li> 28 dage post-4T1 tumor injektion, aflive mus ifølge Animal Care og Veterinary Services protokol ved The University of Ottawa. </li><li> Sprøjt mus med 70% ethanol. </li><li> Foretag indledende snit med en saks lige under brystkassen. </li><li> Bring thorax ved at skære gennem huden og subkutane lag langs den ventrale midterlinie brysthulen på musen. </li><li> Sørg laterale snit gennem hud og væv på hver side op til neck på musen. </li><li> Dissekere ud lungerne ved forsigtigt at tage fat i lungerne, mens snipping væk bindevæv over og under lungerne. </li><li> Presoak udvindes lunger i koldt PBS for at fjerne overskydende blod, og derefter placere i 10% bufferet formalin. </li><li> Fotografere hver lunge til tumormetastaser vurdering. Lunger vejer for tumorbyrde kvantificering. </li></ol>

<ol>
	<li>Tai, L. H., 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=Preventing+postoperative+metastatic+disease+by+inhibiting+surgery-induced+dysfunction+in+natural+killer+cells.">Preventing postoperative metastatic disease by inhibiting surgery-induced dysfunction in natural killer cells.</a> Cancer Res. 73, 97-107 (2013).</li><li>Seth, 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=Surgical+Stress+Promotes+the+Development+of+Cancer+Metastases+by+a+Coagulation-Dependent+Mechanism+Involving+Natural+Killer+Cells+in+a+Murine+Model.">Surgical Stress Promotes the Development of Cancer Metastases by a Coagulation-Dependent Mechanism Involving Natural Killer Cells in a Murine Model.</a> Ann. Surg. , (2012).</li><li>Shakhar, G., Ben-Eliyahu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+prophylactic+measures+against+postoperative+immunosuppression:+could+they+reduce+recurrence+rates+in+oncological+patients.">Potential prophylactic measures against postoperative immunosuppression: could they reduce recurrence rates in oncological patients.</a> Ann. Surg. Oncol. 10, 972-992 (2003).</li><li>Shiromizu, 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=Effect+of+laparotomy+and+laparoscopy+on+the+establishment+of+lung+metastasis+in+a+murine+model.">Effect of laparotomy and laparoscopy on the establishment of lung metastasis in a murine model.</a> Surgery. 128, 799-805 (2000).</li><li>Tsuchiya, Y., 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=Increased+surgical+stress+promotes+tumor+metastasis.">Increased surgical stress promotes tumor metastasis.</a> Surgery. 133, 547-555 (2003).</li><li>Lanier, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NK+cell+recognition.">NK cell recognition.</a> Annu. Rev. Immunol. 23, 225-274 (2005).</li><li>Espi, A., Arenas, J., Garcia-Granero, E., Marti, E., Lledo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+curative+surgery+on+natural+killer+cell+activity+in+colorectal+cancer.">Relationship of curative surgery on natural killer cell activity in colorectal cancer.</a> Dis. Colon Rectum. 39, 429-434 (1996).</li><li>Pollock, R. E., Lotzova, E., Stanford, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+surgical+stress+impairment+of+human+perioperative+natural+killer+cell+cytotoxicity.">Mechanism of surgical stress impairment of human perioperative natural killer cell cytotoxicity.</a> Arch. Surg. 126, 338-342 (1991).</li><li>Pollock, R. E., Lotzova, E., Stanford, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+stress+impairs+natural+killer+cell+programming+of+tumor+for+lysis+in+patients+with+sarcomas+and+other+solid+tumors.">Surgical stress impairs natural killer cell programming of tumor for lysis in patients with sarcomas and other solid tumors.</a> Cancer. 70, 2192-2202 (1992).</li><li>Ben-Eliyahu, S., Page, G. G., Yirmiya, R., Shakhar, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+stress+and+surgical+interventions+promote+tumor+development+by+suppressing+natural+killer+cell+activity.">Evidence that stress and surgical interventions promote tumor development by suppressing natural killer cell activity.</a> Int. J. Cancer. 80, 880-888 (1999).</li><li>Page, G. G., Blakely, W. P., Ben-Eliyahu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+postoperative+pain+is+a+mediator+of+the+tumor-promoting+effects+of+surgery+in+rats.">Evidence that postoperative pain is a mediator of the tumor-promoting effects of surgery in rats.</a> Pain. 90, 191-199 (2001).</li><li>Glasner, 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=Improving+survival+rates+in+two+models+of+spontaneous+postoperative+metastasis+in+mice+by+combined+administration+of+a+beta-adrenergic+antagonist+and+a+cyclooxygenase-2+inhibitor.">Improving survival rates in two models of spontaneous postoperative metastasis in mice by combined administration of a beta-adrenergic antagonist and a cyclooxygenase-2 inhibitor.</a> J. Immunol. 184, 2449-2457 (2010).</li><li>Benish, M., 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=Perioperative+use+of+beta-blockers+and+COX-2+inhibitors+may+improve+immune+competence+and+reduce+the+risk+of+tumor+metastasis.">Perioperative use of beta-blockers and COX-2 inhibitors may improve immune competence and reduce the risk of tumor metastasis.</a> Ann. Surg. Oncol. 15, 2042-2052 (2008).</li><li>Goldfarb, Y., 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=Improving+postoperative+immune+status+and+resistance+to+cancer+metastasis:+a+combined+perioperative+approach+of+immunostimulation+and+prevention+of+excessive+surgical+stress+responses.">Improving postoperative immune status and resistance to cancer metastasis: a combined perioperative approach of immunostimulation and prevention of excessive surgical stress responses.</a> Ann. Surg. 253, 798-810 (2011).</li><li>Tartter, P. I., Steinberg, B., Barron, D. M., Martinelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prognostic+significance+of+natural+killer+cytotoxicity+in+patients+with+colorectal+cancer.">The prognostic significance of natural killer cytotoxicity in patients with colorectal cancer.</a> Arch. Surg. 122, 1264-1268 (1987).</li><li>Fujisawa, T., Yamaguchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autologous+tumor+killing+activity+as+a+prognostic+factor+in+primary+resected+nonsmall+cell+carcinoma+of+the+lung.">Autologous tumor killing activity as a prognostic factor in primary resected nonsmall cell carcinoma of the lung.</a> Cancer. 79, 474-481 (1997).</li><li>Guillot, B., Bessis, D., Dereure, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucocutaneous+side+effects+of+antineoplastic+chemotherapy.">Mucocutaneous side effects of antineoplastic chemotherapy.</a> Expert Opin. Drug Saf. 3, 579-587 (2004).</li><li>Deehan, D. J., Heys, S. D., Ashby, J., Eremin, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interleukin-2+(IL-2)+augments+host+cellular+immune+reactivity+in+the+perioperative+period+in+patients+with+malignant+disease.">Interleukin-2 (IL-2) augments host cellular immune reactivity in the perioperative period in patients with malignant disease.</a> Eur. J. Surg. Oncol. 21, 16-22 (1995).</li><li>Houvenaeghel, G., 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=Tolerance+and+feasibility+of+perioperative+treatment+with+interferon-alpha+2a+in+advanced+cancers.">Tolerance and feasibility of perioperative treatment with interferon-alpha 2a in advanced cancers.</a> Int. Surg. 82, 165-169 (1997).</li><li>Klatte, T., 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=Perioperative+immunomodulation+with+interleukin-2+in+patients+with+renal+cell+carcinoma:+results+of+a+controlled+phase+II+trial.">Perioperative immunomodulation with interleukin-2 in patients with renal cell carcinoma: results of a controlled phase II trial.</a> Br. J. Cancer. 95, 1167-1173 (2006).</li><li>Oosterling, S. J., 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=Perioperative+IFN-alpha+to+avoid+surgically+induced+immune+suppression+in+colorectal+cancer+patients.">Perioperative IFN-alpha to avoid surgically induced immune suppression in colorectal cancer patients.</a> Histol. Histopathol. 21, 753-760 (2006).</li><li>Tai, L. H., 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=Perioperative+influenza+vaccination+reduces+post-operative+metastatic+disease+by+reversing+surgery-induced+dysfunction+in+natural+killer+cells.">Perioperative influenza vaccination reduces post-operative metastatic disease by reversing surgery-induced dysfunction in natural killer cells.</a> Clin Cancer Res. , (2013).</li></ol>

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.

Kirurgisk resektion er grundpillen i behandling for patienter med lokaliserede solide cancerformer. Selv med fuldstændig resektion mange patienter udvikler metastatisk tilbagefald og i sidste instans dør af deres sygdom. Den umiddelbare postoperative periode giver et ideelt miljø for dannelsen af ​​kræft metastaser, moduleret, i en stor del af postoperativ NK-celle undertrykkelse. På trods af dette, er det fortsat et terapeutisk vindue, der stort set ignoreret. Der er i øjeblikket ingen standard perioperative kræftbehandlinger henblik på at forebygge postoperative metastaser. Den aktuelle udfordring er at identificere sikre og lovende behandlinger, der vil aktivere NK-celler i den perioperative periode og derved forhindrer etableringen af ​​mikrometastatisk sygdom. Disse behandlinger skal nøje karakteriseret for sikkerhed og effekt i prækliniske dyremodeller og derefter oversat til omtanke designet kliniske forsøg. Den primære forholdNale udvikle en mus tumor model af kirurgisk stress er at undersøge mekanismer for immunsuppression og metastatisk spredning efter operationen og evaluere innovative immunterapier med potentiale for fremtidig anvendelse i cancer-patienter, der gennemgår operation for at fjerne den primære tumor. For at opnå dette mål blev en 4T1 murine brystcarcinoma model kombineret med kirurgisk stress udvikles. Mens 4T1 cellelinien er en murin &quot;brystcarcinom&quot;, er grund til at bruge denne cellelinie er reproducerbarheden af ​​spontane metastaser, der giver os mulighed for at vurdere virkningerne af kirurgisk stress i en realistisk cancer model. I denne forbindelse er den faktiske oprindelse malignitet er mindre vigtig end metastatiske potentiale og tumor biologi. Den anden afgørende bestanddel af vores model er udviklingen af ​​et dyr kirurgisk indgreb for at ligner human cancer kirurgi. I dette dyr kirurgisk stress-model, er den primære 4T1 bryst tumor fjernet efter det når 1 cm 3. Fordikræft operationer i menneskelige patienter medføre væsentlige immunsuppression, en åben abdomen nephrectomistatus i &quot;kirurgisk stress&quot; behandlingsgrupper er desuden udført. Som det sammenligner med mere konventionel tumorresektion i mennesker, den invasive karakter af en fuld venstre nefrektomi er meget sammenlignelig med mange typer af kirurgiske behandlinger for solid malignitet, herunder kirurgi for tarmkræft, kræft i æggestokkene, nyrekræft, kræft i bugspytkirtlen, lunge-og esophageal kræft. Desuden vil vi argumentere for, at de dybtgående fysiologiske ændringer, som opstår perioperativt, på grund laparotomi + nefrektomi, gengiver en tilstrækkelig overvældende fysiologiske forandringer, der sker efter invasiv kirurgi for de fleste faste maligniteter. For at kontrollere for perioperative faktorer, der kan føre til overdreven kirurgisk stress og dødelighed, varigheden af ​​anæstesi og kirurgi og opretholde kroppens temperatur under operationen er præcist defineret. Alle disse parametre er præcist udføres end er defineret i vores kirurgi protokol at spejle rutine perioperative pleje i humane cancerpatienter. Timingen af ​​de perioperative behandlinger er en ekstra afgørende komponent i den perioperative redning model. 4T1 tumorbærende mus tidligere er blevet behandlet med 3 regimer af influenzavaccine: neoadjuvant (givet 5 dage før kirurgi), perioperativ (givet samme dag i kirurgi) og perioperativ + flerdosis (givet på dagen for operationen, efterfulgt af 2 yderligere doser givet 5 dages mellemrum). Bemærkelsesværdigt, alle 3 modes vaccine behandling faldt betydeligt lungemetastaser 22. Men influenzavaccine administreret perioperativt som en enkelt dosis reduceret metastaser mest effektivt. Kollektivt, fremhæve disse eksperimenter betydningen af ​​den umiddelbare perioperative periode som et smalt terapeutisk vindue for at gribe ind i den metastatiske proces. Perioperativ brug af innovative immunterapier såsom oncolytic virus og vacciner er udelukkende begrænset til vores forskergruppe. Vi viste for første gang, at perioperativ administration af nye onkolytisk ORF og vaccinia virus kan vende NK-celle undertrykkelse efter operation i dyremodeller 1. Vigtigere er det, denne redning af immunfunktion korrelerer med en reduktion i den postoperative dannelsen af ​​metastaser. I humane studier, havde postoperative cancer kirurgi patienter reduceret NK-celle cytotoksicitet og perioperativ OV stiger markant NK-celle aktivitet hos kræftpatienter 1. Brug kommercielt tilgængelige forebyggende vacciner, viste vi, at perioperativ influenzavaccine administration betydeligt reduceret tumormetastaser og forbedret NK-celle cytotoksicitet i prækliniske tumormodeller. I humane studier, influenza vaccine væsentligt forbedret NK-celle aktivitet i raske donorer og cancer kirurgi patienter 22. Mange tilgange bruges til at reducere cancis tilbagefald, herunder kemoterapi og stråling, men disse behandlinger er normalt administreres uger til måneder før (neoadjuverende) eller efter (adjuvans) kirurgi. Forskningen på dette område viser, at den umiddelbare postoperative periode, er afgørende for langsigtede tumor recidiv satser. Derfor kan de kliniske interventioner i form af immunterapier i denne kritiske periode har betydelige langsigtede fordele. Vore undersøgelser ved hjælp af en musemodel af spontan lunge metastase og kirurgisk stress giver en unik mulighed for at udforske nye behandlingsformer og bestemme deres potentiale til at forebygge perioperativ immunosuppression i cancer kirurgi patienter og dermed også reducere kræft tilbagefald satser.

Kirurgi er en kritisk komponent i den kurative cancer behandling af solide tumorer, men til trods fuldstændig resektion mange patienter udvikler metastatisk tilbagefald og i sidste instans dør af deres sygdom. Stigende den postoperative periode, som følge af den fysiologiske stress respons på kirurgi, herunder blod koagulation, frigivelse af vækstfaktorer og immunsuppression, er anerkendt som kritisk tidspunkt for udviklingen af ​​metastaser. Vores gruppe 1,2 og andre 3-5 har vist, at den umiddelbare postoperative periode er en unik modtagelig tid for dannelsen af metastaser. Et af de centrale mekanismer, der er ansvarlige for prometastatic virkninger af kirurgi er postoperativ dysfunktion of Natural Killer (NK-celler) 1-3. NK-celler er cytotoksiske lymfocytter i det medfødte immunsystem er involveret i kontrollen af tumorvækst og metastaser 6. NK-celle dysfunktion efter operationen er blevet dokumenteret in både menneskelige patienter 1,7-9 og dyremodeller 1,10,11. Postoperativ NK-celle undertrykkelse korrelerer med øget metastaser i dyremodeller af spontane og implanteret metastaser 1,11-14, mens det i humane undersøgelser, der er lav NK aktivitet i den perioperative periode forbundet med en højere sats for kræft tilbagefald og dødelighed 15,16. På trods af dette, er der i øjeblikket ingen behandlinger mod kræft, der specifikt vedrører de prometastatic forandringer, der sker umiddelbart efter kræft kirurgi. Den perioperative periode repræsenterer en terapeutisk vindue af muligheder til at gribe ind i den metastatiske proces. Mens traditionelle kræftbehandling, såsom kemoterapi, anses for toksiske skal indgives til patienter, der kommer fra større kirurgi 17 immunterapier er ideelle kandidater til perioperativ administrering. Perioperative anvendelsen af ​​rekombinant IL-2 og IFN-Î ³ er blevet udforsket in tidlige fase kliniske studier demonstrerede deres potentiale for at forhindre postoperativ NK-celle undertrykkelse og forbedre progressionsfri overlevelse 18-21. Desværre har yderligere udvikling blevet hæmmet af tolerabiliteten af denne uspecifikke cytokinterapi kombineret med en større operation 17. Vira er også potente uspecifikke aktivatorer af NK-celler. Vores forskning har tidligere påvist, at præoperativ administration af replikerende virus, såsom nye anti-cancer onkolytiske virus (OV), og replikerende virusvacciner såsom influenza-vaccine, kan inhibere kirurgi-induceret NK-celle dysfunktion og dæmpe metastatisk sygdom 1,22. Den kirurgiske model er beskrevet i dette papir har fremmet vores forståelse af de mekanismer, der er involveret i udbredelsen og væksten af ​​tumorceller efter kirurgi og tilladt os at udforske nye målrettede behandlinger, som kan administreres i den perioperative periode. For at opnå dette mål, et dyrmodel af kirurgisk stress og spontan metastase wad udvikles. Modellen gør brug af musen brystcarcinom tumorer (BALB / c - 4T1), som er i stand til spontant metastaserer fra den primære brystkirtel til flere fjerne steder især lungerne. På dag 0, er brystcancerceller implanteret i mus bryst fedtpude. På dag 14 efter tumor implantation, er en fuldstændig resektion af primær brysttumor udført i alle dyr. En undergruppe af dyr modtager yderligere kirurgisk stress i form af en abdominal nefrektomi. På dag 28, lunge tumor knuder i kirurgisk stresset og ingen kirurgi kontrolmus sammenlignet isoleres og kvantificeres. I denne dyremodel af kræft og kirurgi, er virkningerne af kirurgi på kræft metastaser blive undersøgt og effekten af ​​perioperativ administration af innovative immunterapier, herunder replikering og replikerende viralt baserede immun-stimulanser testes for første gang.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="647">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td style="width:111px;">Corning Cell-Gro</td>
			<td style="width:153px;">10-013-CV</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Inactivated Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td style="width:111px;">HyClone</td>
			<td style="width:153px;">SH30396.03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Penicillin/Streptomycin</td>
			<td style="width:111px;">Gibco</td>
			<td style="width:153px;">15070-063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">1X sterile Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td style="width:111px;">Corning cell gro</td>
			<td style="width:153px;">21-031-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buprenorphine</td>
			<td style="width:111px;">Chiron, Guelph</td>
			<td style="width:153px;">RXN309968</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Isofluorane</td>
			<td style="width:111px;">Baxter Corp</td>
			<td>1001936040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1/2 ultra-fine syringe</td>
			<td style="width:111px;">Terumo</td>
			<td>30 Gauge, SS05M3009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">9mm staples</td>
			<td style="width:111px;">Braintree</td>
			<td style="width:153px;">ACS BX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">5-0 braided absorbable suture</td>
			<td style="width:111px;">Covidien</td>
			<td style="width:153px;">UL-202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3-0 wax braided silk suture</td>
			<td style="width:111px;">Covidien</td>
			<td style="width:153px;">S-194</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Formalin</td>
			<td style="width:111px;">Fisher</td>
			<td style="width:153px;">SF100-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">4T1 tumor cells</td>
			<td style="width:111px;">ATCC</td>
			<td style="width:153px;">CRL-2539</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BALB/c</td>
			<td style="width:111px;">Charles Rivers Labs</td>
			<td style="width:153px;">Strain Code:028</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a mouse tumor model of surgical stress to explore the mechanisms of postoperative immunosuppression and evaluate novel perioperative immunotherapies

Kirurgisk resektion er en vigtig behandling for de fleste cancerpatienter, men kirurgi inducerer dysfunktion i immunsystemet, og dette har været knyttet til udviklingen af ​​metastatisk sygdom i dyremodeller og hos cancerpatienter. Prækliniske arbejde fra vores gruppe og andre har vist en dyb undertrykkelse af medfødte immunforsvar, specielt NK-celler i den postoperative periode, og det spiller en stor rolle i den styrkede udvikling af metastaser efter operationen. Relativt få dyreforsøg og kliniske forsøg har fokuseret på karakterisering og vende de skadelige virkninger af kræft kirurgi. Ved hjælp af en streng dyremodel af spontant metastaserende tumorer og kirurgisk stress, blev forbedring af cancer kirurgi på udviklingen af ​​lungemetastaser påvist. I denne model er 4T1 brystcancerceller implanteret i mus yverfedt pad. På dag 14 efter tumorimplantation en fuldstændig resektion af primær brysttumor er performed i alle dyr. En undergruppe af dyr modtager yderligere kirurgisk stress i form af en abdominal nefrektomi. På dag 28, er lunge tumorknuder kvantificeres. Når immunoterapi blev givet umiddelbart præoperativt blev en dyb aktivering af immunceller, som forhindrede udviklingen af ​​metastaser efter operation detekteres. Mens 4T1 bryst tumor kirurgi model giver mulighed for simulering af virkningerne af abdominal kirurgiske stress på tumormetastaser, dens anvendelighed til andre tumortyper skal testes. Den aktuelle udfordring er at identificere sikre og lovende immunterapier i prækliniske musemodeller og omsætte dem til levedygtige perioperative behandlinger skal gives til cancer kirurgi patienter at undgå en gentagelse af metastatisk sygdom.

En reproducerbar musemodel af kirurgisk stress, der resulterer i den dramatiske forbedring af lungemetastaser er blevet udviklet. På dag 28 efter 4T1 tumorinokulation (og 14 dage efter tumorresektion + / - abdominal nefrektomi) blev lunger høstet og visualiseret for metastaser. Kirurgi tydeligt øger mængden af lungemetastaser i forhold til ubehandlede mus som påvist ved lunge fotografier (figur 1A), tælling af lungeknuder (figur 1B), og lungevægt (figur 1C). Præoperativ administration af replikerende onkolytisk virus og inaktiveret influenzavaccine betydeligt redder de prometastatic virkninger af cancer kirurgi (figur 1A-C). For at bestemme om NK-celler spiller en formidlende rolle i forebyggelsen af ​​metastaser efter vaccine behandling blev NK-celler farmakologisk depleteret under anvendelse af anti-asialo-GM-1 i tumor metastase. I mangel af NKceller, observerede vi en ophævelse af den terapeutiske virkning af perioperative immunterapier (figur 2A og 2B). Disse data tyder på, at tumormetastaser fjernelse i vores kirurgiske stress-modellen primært er medieret gennem onkolytisk virus og influenza vaccine aktivering af NK-celler og efterfølgende NK medieret tumorlyse. For yderligere at karakterisere NK-celle funktion efter perioperativ administration af onkolytisk virus og influenza vaccine, blev ex vivo NK-celle drab vurderes. Kort fortalt, samlet og sorteret DX5 + NK-celler blev isoleret fra splenocytter fra kirurgisk stresset og kontrolmus. De blev samdyrket i 4 timer med chrom mærkede YAC-1-målceller ved forskellige effektor til målforhold, efterfulgt af måling af supernatant chromfrigivelse med en gammatæller. En væsentlig kirurgi induceret defekt i NK-celle cytotoksicitet sammen med en betydelig genopretning af NK drab efter perioperativ administration af onkolytisk virus og influenza vaccine sammenlignet med kirurgi alene (figur 2C og 2D) blev observeret. Taget sammen viser disse resultater, at perioperativ NK cellesuppression held kan behandles og metastatisk sygdom reduceres med nye immunstimulerende behandlinger. <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51253/51253fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51253/51253fig1.jpg" /> Figur 1. Nye anti-cancer onkolytisk virus og influenza vaccine som perioperativ terapi mod kirurgi-induceret forøgelse af lungemetastaser. Vurdering af 4T1 lunge tumor metastaser på dag 28 af angivne behandlingsgrupper ved (a) fotografier af repræsentative lunger, (B) tælling af lunge tumor knuder og (C) lungevægte. Data er repræsentative for 3 lignende eksperimenter med n = 5-10/group (*, p = 0,01; **, p &lt;0,0001;<html> ns, ikke signifikant). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51253/51253fig1highres.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51253/51253fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51253/51253fig2.jpg" /> Figur 2. Kirurgisk stress øger lunge tumor metastaser ved at ændre NK-celler. (A, B) Kvantificering af lunge tumor metastaser i kirurgisk stressede mus behandlet med roman perioperative behandling. (C, D) evne renset DX5 + NK-celler fra kirurgisk stressede og ubehandlede kontroller til at dræbe tumorceller. Dataene er vist som det gennemsnitlige procent (+ / - SD) af chrom-frigivelse fra tredobbelte brønde i den angivne E: T-forhold. Data er repræsentative for tre lignende forsøg, hvor n = 4-5/group (*, p = 0,01; ** p &lt;0,005, ns, ikke signifikant)./ Www.jove.com/files/ftp_upload/51253/51253fig2highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Klik her for at se en større version af dette tal.

Watch this Scientific Journal Video about A Mouse Tumor Model of Surgical Stress to Explore the Mechanisms of Postoperative Immunosuppression and Evaluate Novel Perioperative Immunotherapies at JoVE.c

A Mouse Tumor Model of Surgical Stress to Explore the Mechanisms of Postoperative Immunosuppression and Evaluate Novel Perioperative Immunotherapies

En mus tumor model af kirurgisk stress bruges til at undersøge, hvordan postoperativ immunsuppression fremmer metastatisk sygdom og vurdere immunostimulatoriske perioperative behandlinger.

En mus Tumor Model Kirurgisk Stress at udforske mekanismerne i Postoperativ Immunosuppression og Evaluate Novel Perioperative immunterapier

Surgical resection is an essential treatment for most cancer patients, but surgery induces dysfunction in the immune system and this has been linked to ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Method for Novel Anti-Cancer Drug Development using Tumor Explants of Surgical Specimens


The current therapies for malignant glioma have only palliative effect. For therapeutic development, one hurdle is the discrepancy of efficacy determined ...

Normothermic Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation: A Mouse Model of Ischemia-Reperfusion Injury

Acute Kidney Injury (AKI) is a common, highly lethal, complication of critical illness which has a high mortality1-4 and which is most 
frequently caused ...

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

Udvikling af en ensidigt-læderede 6-OHDA-musemodellen af ​​Parkinsons sygdom

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Anvendelse af dyremodel af Sepsis at evaluere Nye Naturlægemidler Terapier

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

A Novel Surgical Approach for Intratracheal Administration of Bioactive Agents in a Fetal Mouse Model

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel Høj opløsning<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging teknik til at undersøge den dynamiske respons af Intrakranielle Structures til tumorvækst og Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

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

Indledning af metastatisk brystkræft karcinom ved Målretning af Duktalt epitel med Adenovirus-Cre: A Novel transgene mus Model for brystkræft

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

Isolation and Propagation of Circulating Tumor Cells from a Mouse Cancer Model

Isolation og formering af cirkulerende tumorceller fra en mus Cancer Model

Cancer metastasis is the foremost cause of cancer-associated deaths. Recent studies have shown that circulating tumor cells (CTCs) are important in cancer ...

A Novel Murine Model of Arteriovenous Fistula Failure: The Surgical Procedure in Detail

A Novel murin model af arteriovenøs fistel Fejl: den kirurgiske procedure i Detail

The arteriovenous fistula (AVF) still suffers from a high number of failures caused by insufficient remodeling and intimal hyperplasia from which the ...

Using In Vitro Live-cell Imaging to Explore Chemotherapeutics Delivered by Lipid-based Nanoparticles

Using In Vitro Live-cell Imaging to Explore Chemotherapeutics Delivered by Lipid-based Nanoparticles

Ved hjælp af In Vitro Live-celle Imaging for at udforske kemoterapeutika leveret af Lipid-baserede nanopartikler

Conventional imaging techniques can provide detailed information about cellular processes. However, this information is based on static images in an ...