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 du å takke Kim Yates, Eileen Franklin og Rebecca Tjepkema (Animal Care og Veterinary Services, University of Ottawa) for å få hjelp med dyre operasjoner. Lee-Hwa Tai er støttet av et Fonds de recherche Santé Quebec Fellowship. Dette arbeidet ble støttet av driftsstøtte fra den kanadiske Cancer Society Research Institute Innovasjon Grant, Ontario Ministry of Research and Development Tidlig Researcher Award, og kanadiske Foundation for innovasjon - Leader Opportunity Grant til Rebecca Auer.

En. Opprettholde 4T1 tumorceller in vitro <ol><li> Kultur umodifiserte 4T1 tumorceller i komplett DMEM (DMEM, 10% FBS, 1x Penicillin / streptomycin) i 10 cm vevskulturplater. Inkuber i 37 ° C, 5% CO 2 vev kultur inkubator. </li><li> Split kulturer 2-3 ganger / uke. For å opprettholde optimal levedyktighet celler bør ikke overstige 80% samløpet. Ikke bruk celler for å etablere in vivo primære svulster hvis kulturer har blitt dyrket in vitro for&gt; en måned da dette reduserer kreft og metastatisk potensial enn tidligere passaged celler. </li></ol> 2. Høsting 4T1 tumorceller for Injection <ol><li> Aspirer kulturmedium fra vevskultur-plate ved hjelp av en Pasteur-pipette. </li><li> Tilsett 10 ml 1x sterile PBS som inneholder 2 ml EDTA. La den PBS-løsning inkuberes i platen ved 37 ° C, 5% CO 2 vevskultur-inkubator i 5-7 min. </li><li> Innhøsting PBS løsning fra plate, rinsing plate 2-3x med oppløsningen, overføres til 15 ml koniske rør. </li><li> Sentrifuger cellene for 5 min ved 500 xg, ved 4 ° C, i en benk-sentrifuge. </li><li> Aspirer supernatanten og cellepelleten suspenderes i serum-fritt DMEM. </li><li> Bestem cellekonsentrasjon ved hjelp av en celle-teller. </li><li> Fortynn celler med serumfritt medium for å 1x10 6 cells/500 pl (1x10 5 cells/50 ul (for injeksjon og plassere cellene på is. </li></ol> Tre. Injisering Mus med 4T1 tumorceller Alle dyrestudier utført var i samsvar med institusjonelle retningslinjer på Animal Care Veterinary Services ved University of Ottawa anbefalinger for alle dyrene som fikk ortotopiske injeksjoner eller svulst implantater. <ol><li> Unn mus subkutant med buprenorfin (0,05 mg / kg) en time før operasjonen for smertebehandling. </li><li> Indusere og opprettholde musen under anestesi ved bruk av 2,5% isofluran under varigheten av injeksjonssjon. Klem footpad av musen til å oppdage refleks respons. Hvis det registreres ingen, er effektive anestesinivå nås. Sterile øye smøremiddel blir deretter påført for å hindre corneal tørking. </li><li> Legg i en 30 G ½ i &quot;Ultra-fine&quot; sprøyte med nøyaktig 50 mL av celler suspensjon. Sikre at alle luftbobler er fjernet fra sprøyten kolonne ved å trykke på siden av sprøyten for å fjerne luftbobler. </li><li> Plasser musen (under anestesi) ventral siden opp. </li><li> Vask injeksjonsstedet med en alkoholserviett og innføre nålen horisontalt og direkte inn i fjerde melkefettpute, sakte dispensere volumet sprøyte. </li><li> Bruk en bomullspinne for å rense eventuelle lekkasjer. </li><li> Tillat mus å komme seg fra anestesi. </li><li> Oppretthold Buprenorfin (0,05 mg / kg) for smertebehandling administrert sc hver 8 t for to dager. </li></ol> 4. Administe Perioperativ behandling i 4T1 Tumor Peiling BALB / c Mus <ol><li> På 13 dager etter svulst celle injeksjon, måle primærtumor ved hjelp av en ekstern caliper. Mål den største langsgående diameter (lengde), og den største tverrgående diameter (bredde) med bøylen. Den modifiserte ellipsoide formel brukes til å beregne tumorvolum (Tumor volum = 1/2 (med lengde-bredde 2) </li><li> Ved 13 dager etter tumorcelle-injeksjon, bør den primære tumor måler omtrent 1 cm 3. Når denne tumormålingen er oppnådd, forberede perioperativ behandling reagens. </li><li> Oncolytic viruset er en innovativ terapeutisk at man kan administrere i den perioperative periode. Forbered oncolytic virus (1x10 9 PFU / 1 ml) i 1x sterile PBS og legg på is før injeksjon. </li><li> Sikker og sted musinn rainer for intravenøs nålevenen injeksjon. </li><li> Forsiktig varme mus hale i varmt vann fra springen til å visualisere lateral halevenen. </li><li> Legg i en 27 G ½ i &quot;insulinsprøyte&quot; med nøyaktig 100 mL av oncolytic virus terapi. Pass på at alle luftbobler fjernes fra kolonnen sprøyte. </li><li> Injiser mus med 1x10 8 PFU/100 mL / mus til en av de laterale halevenen. Hvis nålen er passende satt inn i en lateral retning, bør ingen motstand merkes ved å trykke på sprøyten. </li></ol> 5. Komplett reseksjon av primærtumor og Abdominal Venstre Nephrectomy <ol><li> På 14 dager etter svulst celle injeksjon, initiere rutine perioperativ omsorg etter University of Ottawa Animal Care and Veterinary Service godkjente protokoller. Unn mus subkutant med buprenorfin (0,05 mg / kg) en time før operasjonen for smertebehandling. Indusere og vedlikeholde anestesi ved bruk av 2,5% isofluran under operasjonen. Under sterilisert forhold og ved hjelp av sterile kirurgiske instrumenter, er kirurgiske området barbert og skrubbet. Dyr administreres subkutane væsker og øye smøremiddel før operasjonen. </li><li> Lag et lite snitt (1-2 cm i lengde) til forsiktig og fullstendig fjerne den primære 4T1 svulst fra melkefettpute. </li><li> Lukk snittet med 2-3 9 mm stifter. </li><li> Expose magen ved å skjære gjennom hud og underhud lag langs ventral midtlinjen av musen. </li><li> Gjør et snitt på linea alba (3-4 cm) for å få muse peritoneum. </li><li> Eksponer venstre innsiden av magen ved å bevege den overliggende tarmer til siden. Pass på at tarmen holdes fuktig med en salt gjennomvåt steril kompress. </li><li> Ved hjelp av en sløv par kirurgiske pinsett, ta tak i venstre nyre forsiktig. </li><li> Ved hjelp av en 3-0 voksbelagte flettet silke sutur bundet inn i en loop, ligate hilum av venstre nyre og fest med tre kirurgiske knop. Ta venstre nyre med oganiscal saks. </li><li> Inspiser sutur tie nøye for å sikre at tilstrekkelig hemostase er oppnådd. </li><li> Lukk subkutan lag med en kontinuerlig loop sutur ved hjelp av 5-0 flettet absorberbare, og deretter stifter hudlaget bruker 9 mm stifter. Trinn 05.02 til 05.10 skal kreve 10 min / dyr. </li><li> Oppretthold Buprenorfin (0,05 mg / kg) for smertebehandling administrert sc hver 8 t for to dager. </li></ol> 6. Euthanizing Mus og Bearbeiding og Kvantifisering av Lung Tumor Burden <ol><li> På 28 dager etter 4T1 svulst injeksjon, avlive mus ifølge Animal Care og veterinærtjenester protokollen ved The University of Ottawa. </li><li> Spray ned mus med 70% etanol. </li><li> Gjør innledende snitt med saks rett under brystkassen. </li><li> Expose thorax ved å skjære gjennom hud og underhud lag langs ventral midtlinjen av brysthulen av musen. </li><li> Lag laterale snitt gjennom huden og vevet på begge sider frem til neck av musen. </li><li> Skjær ut lungene ved forsiktig å ta tak i lungene, mens å klippe bort den bindevev over og under lungene. </li><li> Presoak hentet lungene i kald PBS for å fjerne rester av blod, og sett i 10% formalin. </li><li> Fotografere hver lunge for kreftmetastaser vurdering. Vei lungene for tumor byrde kvantifisering. </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 økonomiske interesser.

Kirurgisk reseksjon er bærebjelken i terapi for pasienter med lokaliserte solide maligniteter. Selv med komplett reseksjon, mange pasienter utvikler en metastatisk tilbakefall og til slutt dø av sin sykdom. Den umiddelbare postoperative perioden gir et ideelt miljø for dannelsen av kreftmetastaser, modulert, i stor grad, ved postoperativ NK celle undertrykkelse. Til tross for dette, er det fortsatt et terapeutisk vindu som er i stor grad ignorert. Det er for tiden ingen standard perioperative anti-kreft terapier for å forebygge postoperative metastaser. Den aktuelle Utfordringen er å finne en sikker og lovende behandling som vil aktivere NK-celler i den perioperative perioden derved forhindrer etablering av micrometastatic sykdom. Disse behandlingene må være strengt preget for sikkerhet og effekt i prekliniske dyremodeller og deretter oversatt til nøye designede kliniske studier. Den primære forholdetnale for å utvikle en mus svulst modell av kirurgisk stress er å utforske mekanismer av immunsuppresjon og metastatisk spredning etter operasjonen og å evaluere innovative immunotherapies med potensial for fremtidig bruk i kreftpasienter som gjennomgår kirurgi for å fjerne primærtumor. For å oppnå dette målet, ble en 4T1 murine brystkreft modell kombinert med kirurgisk stresset utviklet. Mens 4T1 cellelinje er et mus &quot;brystkreft&quot;, grunnen til å bruke denne cellelinjen er reproduserbarheten av spontane metastaser som tillater oss å evaluere effekten av kirurgisk stress i en realistisk kreft modell. I denne sammenheng er det faktiske opprinnelsen av malignitet mindre viktig enn den metastatisk potensial og tumorbiologi. Den andre viktige komponenten i vår modell er utviklingen av et dyr kirurgisk inngrep for å ligne human cancer kirurgi. I dette dyret kirurgisk stresset modell, er den primære 4T1 bryst svulst fjernet etter at den når en cm 3. Fordikreft operasjoner i menneskelige pasienter innebære betydelig immunsuppresjon, en åpen abdomen nefrektomi i &quot;kirurgisk stress&quot; behandlingsgrupper er i tillegg utført. Som det sammenligner med mer konvensjonell tumorreseksjon hos mennesker, er svært sammenlignbare med mange typer kirurgiske behandlinger for solide maligniteter, inkludert kirurgi for kolorektal kreft, eggstokkreft, nyrekreft, bukspyttkjertelkreft, lungekreft og spiserørs invasiv natur en full venstre nefrektomi kreft. I tillegg vil vi hevde at de dyptgripende fysiologiske endringene som skjer perioperativt, på grunn av laparotomi + nefrektomi, tilstrekkelig reproduserer de overveldende fysiologiske endringene som skjer etter invasiv kirurgi for de fleste solide maligniteter. For å kontrollere for perioperative faktorer som kan føre til overdreven kirurgisk stress og dødelighet, varigheten av anestesi og kirurgi og opprettholde kroppstemperaturen under operasjonen er presist definert. Alle disse parameterne er nøyaktig utført end definert i vår kirurgi protokollen å speile rutine perioperativ omsorg i humane kreftpasienter. Tidspunktet for den perioperative behandlinger er en ytterligere viktig bestanddel i den perioperative redningsmodellen. 4T1 tumor peiling mus har tidligere blitt behandlet med tre regimer av influensavaksine: neoadjuvant (gitt fem dager før operasjonen), perioperativ (gitt på samme dag som inngrepet) og perioperativ + multidose (gitt på operasjonsdagen, etterfulgt av to ytterligere doser gitt 5 dagers mellomrom). Bemerkelsesverdig, alle tre moduser av vaksine behandling betydelig redusert lungemetastaser 22. Men, influensa vaksine administreres perioperativt som en enkelt dose redusert metastaser mest effektivt. Sammen er disse eksperimentene markere betydningen av den umiddelbare perioperative periode som et smalt terapeutisk vindu for å gripe inn i metastatisk prosess. Perioperativ bruk av innovative immunotherapies som oncolytic virus og vaksiner har utelukkende vært begrenset til vår forskningsgruppe. Vi viste for første gang at perioperativ administrering av nye onkolytisk ORF og vaccinia virus kan reversere NK celle undertrykkelse etter operasjonen i dyremodeller en. Enda viktigere er denne redning av immunfunksjonen korrelerer med en reduksjon i den postoperative dannelsen av metastaser. I studier på mennesker, hadde postoperative kreft kirurgi pasienter redusert NK celle cytotoksisitet og perioperativ OV øker markant NK celle aktivitet hos kreftpasienter en. Ved hjelp av kommersielt tilgjengelige profylaktiske vaksiner, viste vi at perioperativ influensavaksine administrasjon betydelig redusert tumor metastaser og forbedret NK celle cytotoksisitet i prekliniske tumormodeller. I studier på mennesker, influensavaksine betydelig forbedret NK celle aktivitet i friske mennesker givere og kreftkirurgi pasienter 22. Mange tilnærminger brukes til å redusere canceh tilbakefall, inkludert kjemoterapi og stråling, men disse behandlingene er vanligvis administreres uker til måneder før (neoadjuvant) eller etter (adjuvant) kirurgi. Forskning på dette feltet viser at den umiddelbare postoperative perioden er avgjørende for å bestemme langsiktige svulst tilbakefall priser. Derfor kan kliniske intervensjoner i form av immunotherapies under denne kritiske perioden har betydelige langsiktige fordeler. Våre studier ved hjelp av en mus modell av spontan lungemetastasering og kirurgisk stresset gir en unik mulighet til å utforske nye behandlingsformer og bestemme deres potensial til å forebygge perioperativ immunsuppresjon i kreft kirurgi pasienter og dermed også redusere kreft tilbakefall priser.

Kirurgi er en kritisk komponent i kurativ kreftbehandling av solide svulster, men til tross for komplett reseksjon, mange pasienter utvikler en metastatisk tilbakefall og til slutt dø av sin sykdom. I økende grad den postoperative periode, som et resultat av den fysiologisk stress respons til operasjon, inklusive blod koagulasjon, frigjøring av vekstfaktorer, og immun-suppresjon, er anerkjent som kritiske tid for utvikling av metastaser. Vår gruppe 1,2 og 3-5 andre har vist at den umiddelbare postoperative perioden er et unikt utsatt tid for dannelsen av metastaser. En av de viktigste mekanismene som er ansvarlig for de prometastatic effekten av kirurgi er postoperativ dysfunksjon av Natural Killer (NK) celler 1-3. NK-celler er cytotoksiske lymfocytter av den medfødte immunsystemet som er involvert i kontroll av tumorvekst og metastaser 6. NK celle dysfunksjon etter operasjonen har blitt dokumentert in både menneskelige pasienter 1,7-9 og dyremodeller 1,10,11. Postoperativ NK celle undertrykkelse korrelerer med økt metastaser i dyremodeller av spontane og implantert metastaser 1,11-14, mens i studier på mennesker, er lav NK aktivitet under den perioperative perioden forbundet med en høyere forekomst av kreft tilbakefall og dødelighet 15,16. Til tross for dette, er det i dag ingen kreft terapier spesifikt adresserer de prometastatic endringene som skjer umiddelbart etter kreft kirurgi. Den perioperative perioden representerer et terapeutisk vindu av muligheter i å gripe inn i metastatisk prosess. Mens tradisjonelle kreft behandlinger, for eksempel cytostatika, er ansett for giftig til å gis til pasienter utvinne fra større operasjon 17, immunterapi er ideelle kandidater for perioperativ administrasjon. Perioperativ bruk av rekombinant IL-2 og IFN-Î ³ har blitt utforsket in tidlig fase kliniske studier som viser sitt potensial for å forebygge postoperativ NK celle undertrykkelse og forbedre progresjonsfri overlevelse 18-21. Dessverre, har videreutvikling blitt hindret av toleranse av denne uspesifikke cytokinbehandling kombinert med en større operasjon 17. Virus er også potente uspesifikke aktivatorer av NK-celler. Våre undersøkelser har tidligere vist at preoperativ administrering av replikerende virus, slik som nye anti-kreft Oncolytic virus (OV), og nonreplicating virale vaksiner, slik som influensa-vaksine, kan inhibere kirurgi-indusert NK-celle dysfunksjon og attenuere metastatisk sykdom 1,22. Den kirurgiske modellen beskrevet i denne artikkelen har tilrettelagt vår forståelse av mekanismene som er involvert i spredningen og veksten av kreftceller etter operasjonen, og tillater oss å utforske nye målrettede behandlingsformer som kan administreres i den perioperative perioden. For å oppnå dette målet, et dyrmodell av kirurgisk stress og spontan metastase dott utviklet. Modellen gjør bruk av musebrystcancer tumorer (BALB / c 4T1 -) som er i stand til spontant å metastasere fra den primære melkekjertlene til flere fjerntliggende områder i spesielt lungene. På dag 0, er brystkreftceller implantert i mus brystfettpute. På dag 14 post tumorimplantasjonen, er en fullstendig fjerning av den primære brysttumor utført i alle dyr. En undergruppe av dyr mottar ytterligere kirurgisk stress i form av en abdominal nefrektomi. På dag 28, lunge svulst knuter i kirurgisk stresset og ingen kirurgi kontroll mus sammenlignet er isolert og kvantifisert. I denne dyremodell av kreft og kirurgi, blir effekten av kirurgi på kreftmetastaser som studeres, og effekten av perioperativ behandling med innovative immunotherapies, inkludert replikere og nonreplicating viralt baserte immun-stimulerende midler blir testet 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 reseksjon er en viktig behandling for de fleste kreftpasienter, men operasjonen induserer dysfunksjon av immunsystemet, og dette har vært knyttet til utvikling av metastatiske sykdommer i dyremodeller og hos kreftpasienter. Preklinisk arbeid fra vår gruppe og andre har vist en dyp undertrykkelse av medfødte immunforsvar, spesielt NK-celler i den postoperative perioden, og dette spiller en stor rolle i den forbedrede utvikling av metastaser etter operasjonen. Relativt få dyrestudier og kliniske studier har fokusert på å karakterisere og reversere de skadelige effektene av kreft kirurgi. Ved hjelp av en streng dyremodell av spontant metastasizing tumorer og kirurgisk stress, var forbedringen av kreft kirurgi på utviklingen av lungemetastaser demonstrert. I denne modellen er 4T1 brystkreftceller implantert i mus melkefettpute. På dag 14 post tumorimplantasjonen, er en fullstendig fjerning av den primære mammary tumor performed i alle dyr. En undergruppe av dyr mottar ytterligere kirurgisk stress i form av en abdominal nefrektomi. På dag 28, er lunge svulst knuter kvantifisert. Når immunterapi ble gitt umiddelbart preoperativt, ble en betydelig aktivering av immunceller som hindret utviklingen av metastaser etter kirurgi detekteres. Mens 4T1 bryst svulst kirurgi modellen gir mulighet for simulering av virkningene av abdominal kirurgisk stress på kreftmetastaser, trenger sin anvendbarhet til andre krefttyper som skal testes. Utfordringen nå er å identifisere trygge og lovende immunotherapies i prekliniske musemodeller og å oversette dem til levedyktige perioperative behandling som skal gis til kreftkirurgi pasienter for å hindre gjentakelse av metastatisk sykdom.

En reproduserbar musemodell av kirurgisk stress som resulterer i en dramatisk forbedring av lungemetastaser er blitt utviklet. På dagen 28 innlegg 4T1 svulst vaksinasjon (og 14 dager etter tumorreseksjon + / - mage nefrektomi), ble lungene høstet og visualisert for metastaser. Kirurgi tydelig øker mengden av lungemetastaser i forhold til ubehandlede mus som demonstrert av lunge fotografier (figur 1A), telling av lunge knuter (figur 1B) og lungevekt (figur 1C). Preoperativ administrasjon av replikere oncolytic virus og inaktivert influensavaksine betydelig redder de prometastatic effekten av kreftkirurgi (figur 1A-C). For å bestemme hvorvidt NK-celler spiller en indirekte rolle i å forebygge metastaser etter vaksinebehandling, ble NK-celler farmakologisk tømt ved hjelp av anti-asialo-GM-1 i tumormetastasemodellen. I fravær av NKceller, observerte vi en oppheving av den terapeutiske effekten av perioperative immunotherapies (Tall 2A og 2B). Disse dataene tyder på at kreftmetastaser fjerning i vår kirurgisk stresset modellen er i hovedsak mediert gjennom oncolytic virus og influensa vaksine aktivering av NK-celler og påfølgende NK mediert tumorlyse. For ytterligere å karakterisere NK celle funksjon etter perioperativ administrasjon av oncolytic virus og influensa vaksine, ble ex vivo NK celle drap vurderes. Kort, slått sammen og sorteres DX5 + NK-celler ble isolert fra splenocytter fra kirurgisk streket og kontrollmus. De ble cocultured i 4 timer med krom-merket YAC-1 target-celler ved forskjellig Effektor til mål-forhold, etterfulgt av måling av supernatant krom frigjøring med en gammateller. En betydelig kirurgi indusert feil i NK-celle cytotoksisitet sammen med en betydelig bedring av NK drap etter perioperativ administrasjon av oncolytic virus og influenza vaksinen sammenlignet med kirurgi alene (figurene 2C og 2D) ble observert. Samlet utgjør disse resultatene viser at perioperativ NK celle undertrykkelse kan bli vellykket behandlet og metastatisk sykdom reduseres med romanen immunostimulatory terapier. <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. Novel anti-kreft oncolytic virus og influensa vaksine så perioperativ behandling mot kirurgi-indusert forbedring av lungemetastaser. Vurdering av 4T1 lungetumormetastaser i dag 28 av angitte behandlingsgruppene ved (A) bilder av representative lungene, (B) telling av lunge svulst knuter og (C) lunge vekter. Dataene er representative for tre 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">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <img alt="Fig. 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51253/51253fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51253/51253fig2.jpg" /> Figur 2. Kirurgisk stress øker lungetumormetastaser ved å svekke NK-celler. (A, B) Kvantifisering av lungetumormetastaser i kirurgisk streket mus behandlet med overlegne perioperativ behandling. (C, D) Evnen til rensede DX5 + NK-celler fra kirurgisk understreket og ubehandlede kontroller for å drepe tumorceller. Dataene er vist som gjennomsnitt prosent (+ / - SD) av krom frigjøring fra tredoble brønner for det angitte E: T-forhold. Dataene er representative for tre tilsvarende forsøk, 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; Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 musetumormodell av kirurgisk stress er brukt for å undersøke hvordan postoperativ immunsuppresjon fremmer metastatisk sykdom, og for å vurdere immunstimulerende perioperative terapier.

En mus Tumor Model of Surgical Stress å Utforsk Mekanismer for Postoperativ Immunsuppresjon og evaluere Novel Perioperativ immunotherapies

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

Utvikling av en ensidig-lesioned 6-OHDA mus modell av Parkinsons sykdom

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

Bruk av Animal Model of Sepsis å evaluere Novel urteterapi

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 Høy oppløsning<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging teknikk for å studere den dynamiske respons Intrakraniale Structures til tumorvekst 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

Innvielse av metastatisk brystkreft ved målretting av Ductal Epitel med Adenovirus-Cre: A Novel transgene mus modell av brystkreft

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

Isolasjon og forplantning av sirkulerende 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 Murine modell av arteriovenøs fistel Failure: den kirurgiske prosedyren i detalj

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

Bruke In Vitro Live-celle Imaging for å utforske Chemotherapeutics levert av Lipid-baserte nanopartikler

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