Name: implantation and monitoring by pet/ct of an orthotopic model of human pleural mesothelioma in athymic mice
Uploaded: 2019-12-21T10:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Implantation and Monitoring by PET/CT of an Orthotopic Model of Human Pleural Mesothelioma in Athymic Mice at JoVE.com

Diese Forschung wurde von der Ligue Genevoise contre le Cancer (zu V.S.-B.) und vom Center for Biomedical Imaging (CIBM) der Universitäten und Krankenhäuser von Genf und Lausanne (nach D.J.C., O.B. und S.G.) finanziert.

Alle nachstehend beschriebenen Verfahren wurden vom institutionellen Tierpflege- und Gebrauchsausschuss und vom Veterinäramt Genf, Schweiz, genehmigt (Genehmigung GE/106/16). Die MPM-Zelllinie H2052/484 wurde in unserem Labor etabliert und charakterisiert, wie im Artikel von Colin DJ und et al.23beschrieben. Kurz gesagt, H2052/484 Zelllinie wurde aus einem Thoraxtumor nach einer intrapleuralen Injektion von NCI-H2052 (ATCC) Zellen in immundefizienten Nacktmäuse erhalten festgestellt.
<p clas...

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Dieses Papier beschreibt ein originales orthotopisches Modell von MPM H2052/484 Zellen, die in die Pleurahöhle athymischer Mäuse injiziert wurden, und eine Methode zur Überwachung durch kleintierische PET/CT-Bildgebung. Dieses Modell kann mit moderaten Tierhandhabungs- und Operationsfähigkeiten implementiert werden und zeigt eine sehr gute Entwicklungsrate. Es ermöglicht ein großes experimentelles Fenster von etwa 10 Wochen bei unbehandelten Mäusen und nicht-invasive Längsnachweis von Tumoren bereits 2 Wochen nac...

Malignes Pleuramesotheliom (MPM) ist ein Krebs, der am häufigsten mit der Exposition gegenüber Asbestfasern1,2,3verbunden ist. Obwohl Asbest in den meisten westlichen Ländern verboten wurde4,5,6, die Inzidenz von MPM ist immer noch steigen7,8. Kürzlich deutet die Exposition von Mäusen gegenüber Kohlenstoff-Nanoröhren darauf hin, dass sie zu einem erheblichen Gesundheitsrisiko beim Menschen führen können9,10. Die Daten deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber diesen Produkten chronische Entzündungen und molekulare Veränderungen (z. B. Verlust von Tumor-Suppressor-Signalwegen) hervorrufen kann, die dem Fortschreiten zu bösartigem Mesotheliom zugrunde liegen. Derzeit sind Multiwall-Kohlenstoff-Nanoröhren eines der wichtigsten Produkte der Nanotechnologie und werden zunehmend in verschiedene Produkte wie Verbundwerkstoffe, Energiespeichermaterialien, Medizin, Elektronik und Umweltsanierungsmaterialien integriert.
MPM ist ein Krebs mit schlechter Prognose, und die meisten Patienten sterben innerhalb von zwei Jahren nach der Diagnose aufgrund einer begrenzten Wirksamkeit der aktuellen Behandlungsmodalitäten11. Die Wahl der Behandlung für MPM hängt vom Krebsstadium ab. Bei den meisten MPM im Frühstadium (Stadium 1 und möglicherweise einige Tumoren im Stadium 2 oder 3) ist der klinische Ansatz eine multimodale Therapie, einschließlich der chirurgischen Resektion der Tumoren, verbunden mit Strahlentherapie und Chemotherapie12. Eine kombinierte Chemotherapie mit Cisplatin und Pemetrexed ist indiziert für die Behandlung der meisten Patienten mit fortgeschrittener lokalinvasiver Erkrankung diagnostiziert, die nicht für eine chirurgische Resektion geeignet ist, oder die sonst nicht Kandidaten für kurative Chirurgie13,14sind. Daher ist es dringend erforderlich, wirksamere Behandlungen für MPM-Patienten zu entwickeln. Es gibt jedoch nur wenige validierte In-vivo-Tiermodelle, die die klinische Relevanz von MPM widerspiegeln. Mehrere murine MPM-Modelle wurden entwickelt, aber die meisten von ihnen rekapitulieren nicht getreu die komplexen Aspekte der MPM-Tumor-Mikroumgebung15,16,17,18. Die Verwendung von asbestinduziertem MPM bei Mäusen, gentechnisch veränderten MPM-Mausmodellen oder Modellen der syngenischen Transplantation muriner MPM-Zelllinien wird durch fundamentale phänotypische und funktionelle Unterschiede begrenzt und übersetzt daher neue Entdeckungen schlecht in die Klinik. Andere präklinische murine MPM-Modelle verlassen sich meist auf subkutane oder peritoneale Xenografts menschlicher Zelllinien bei immundefizienten Mäusen. Während diese Modelle leicht zu überwachen sind und grundlegende Daten liefern, ist die Mikroumgebung dieser Xenografts nicht vergleichbar mit menschlichen Tumoren, die die Translationskraft der meisten dieser präklinischen Studien beeinträchtigen17,19. Umgekehrt spiegeln orthotopische Xenografts das Tumorverhalten und die Reaktion des Patienten auf die Behandlung besser wider, da sie mit einer ähnlichen Mikroumgebung umgeben sind, wie sie in der ursprünglichen Tumorstelle gefunden wurde16.
Die molekulare Bildgebung von [18F]FDG-PET/CT ist die Methode der Wahl, um das Krankheitsverlauf bei Patienten mit MPM20,21längs zu überwachen. Daher fördert der Rückgriff auf diese nicht-invasive bildgebende Methode die Übersetzung präklinischer Studien in klinische Studien16,22erheblich. Darüber hinaus trägt es dazu bei, die erforderliche Anzahl von Tieren zu reduzieren, da jedes Tier seine eigene Kontrolle im Laufe der Zeit darstellt.
In diesem Artikel stellen wir ein zuverlässiges orthotopisches Xenograft-MPM-Modell vor, das nach Injektion der menschlichen MPM-Zelllinie H2052/484 in die Pleurahöhle athymischer Mäuse erhalten wurde. In Verbindung mit [18F]FDG-PET/CT-Bildgebung ist dieses Modell eine wertvolle und reproduzierbare Methode, um funktionelle und mechanistische Effekte neuer diagnostischer Strategien und Behandlungen für menschliches MPM zu untersuchen.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>3-mice bed</td>
			<td>Minerve</td>
			<td></td>
			<td>bed for mice imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Athymic Nude-Foxn1n nu/nu</td>
			<td>Envigo, Huntingdon, UK</td>
			<td>6907F</td>
			<td>immunodeficient mouse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Mundipharma Medical Company, CH</td>
			<td>111131</td>
			<td>polyvidone iodine solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate-Buffered Saline (DPBS)</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>14190094</td>
			<td>Buffer for cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td>PAA Laboratories, Pasching, Austria</td>
			<td>A15-101</td>
			<td>cell culture medium supplement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin syringes</td>
			<td>BD Biosciences, San Jose, CA, USA</td>
			<td>324826</td>
			<td>syringe for cell injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>15140122</td>
			<td>antibiotics for cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>61870010</td>
			<td>basal cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temgesic (Buprenorphin 0.3 mg/mL)</td>
			<td>Alloga SA, CH</td>
			<td>700320</td>
			<td>opioid analgesic product</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triumph PET/SPECT/CT</td>
			<td>Trifoil, Chatsworth, CA, USA</td>
			<td></td>
			<td>imaging equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>25050014</td>
			<td>enzymatic cell dissociation buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virkon S 2%</td>
			<td>Milian, Vernier, CH</td>
			<td>972472</td>
			<td>disinfectant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vivoquant</td>
			<td>Invicro, Boston, MA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

implantation and monitoring by pet/ct of an orthotopic model of human pleural mesothelioma in athymic mice

Das maligne Pleuramesotheliom (MPM) ist ein seltener und aggressiver Tumor, der im Mesothel entsteht und die Lunge, das Herz und die Brusthöhle bedeckt. Die MPM-Entwicklung ist hauptsächlich mit Asbest verbunden. Behandlungen bieten nur ein bescheidenes Überleben, da der mittlere Überlebensdurchschnitt 9-18 Monate ab dem Zeitpunkt der Diagnose liegt. Daher müssen wirksamere Behandlungen identifiziert werden. Die meisten Daten, die neue therapeutische Ziele beschreiben, wurden aus In-vitro-Experimenten gewonnen und müssen in zuverlässigen in vivo präklinischen Modellen validiert werden. Dieser Artikel beschreibt ein solches zuverlässiges MPM-Orthotopmodell, das nach Injektion einer menschlichen MPM-Zelllinie H2052/484 in die Pleurahöhle immundefizien athymischer Mäuse gewonnen wurde. Die Transplantation an der orthotopischen Stelle ermöglicht die Untersuchung des Fortschreitens des Tumors in der natürlichen in vivo Umgebung. Positronen-Emissionstomographie/Computertomographie (PET/CT) molekulare Bildgebung mit dem klinischen [18F]-2-Fluor-2-Deoxy-D-Glucose ([18F]FDG) Radiotracer ist die Diagnosemethode der Wahl für die Untersuchung von Patienten mit MPM. Dementsprechend wurde [18F]FDG-PET/CT verwendet, um das Krankheitsverlauf des orthotopischen Modells H2052/484 längs zu überwachen. Diese Technik hat ein hohes 3R-Potenzial(Reduce die Anzahl der Tiere, Refine, um Schmerzen und Beschwerden zu verringern, und Replace Tierexperimente mit Alternativen), da die Tumorentwicklung nicht-invasiv überwacht werden kann und die Anzahl der benötigten Tiere deutlich reduziert werden könnte.
Dieses Modell zeigt eine hohe Entwicklungsrate, ein schnelles Tumorwachstum, ist kosteneffizient und ermöglicht eine schnelle klinische Übersetzung. Mithilfe dieses orthotopischen Xenograft-MPM-Modells können Forscher biologische Reaktionen eines zuverlässigen MPM-Modells nach therapeutischen Interventionen bewerten.

Das orthotopische Modell H2052/484 Orthotopische MPM-Modelle durch intrathorakale Injektion von kultivierten Krebszellen, insbesondere H2052/484-Zellen, sind relativ einfach einzurichten. Die oben beschriebenen Schritte erfordern nur bescheidene Zellkulturkenntnisse und die Operationsschritte sind für mäßig ausgebildete Tierexperimentatoren zugänglich. Nackte Mäuse und Zellen sollten unter sterilen Bedingungen manipuliert werden, um das Ergebnis der Implantationen zu maximieren. Durch die sorgfä...

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Implantation and Monitoring by PET/CT of an Orthotopic Model of Human Pleural Mesothelioma in Athymic Mice

Dieser Artikel beschreibt die Erzeugung eines orthotopischen Mausmodells des menschlichen Pleuramesothelioms durch Implantation von H2052/484 Mesotheliomzellen in die Pleurahöhle immungeschwächter athymischer Mäuse. Die Längsüberwachung der Entwicklung intrapleuraler Tumoren wurde durch nicht-invasive multimodale [18F]-2-Fluor-2-Deoxy-D-Glucose-Positronen-Emissionstomographie und Computertomographie untersucht.

Implantation und Überwachung eines orthotopischen Modells des menschlichen Pleuralmesothelioms bei athymischen Mäusen durch PET/CT

Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare and aggressive tumor arising in the mesothelium that covers the lungs, the heart, and the thoracic cavity. ...

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Zusammenhang mit der Entwicklung, Behandlung und Diagnose des menschlichen Pleuramesothelioms zu beantworten. Der Hauptvorteil dieses zuverlässigen präklinischen orthotopischen Modells besteht darin, dass es das Fortschreiten der menschlichen Krankheit und Pathologie in einer Mikroumgebung repliziert, die der bei Patienten mit Pleuramesotheliom nahekommt. Daher ist dieses unschätzbare Modell von hoher Bedeutung und der Einsatz nicht-invasiver molekularer Bildgebung ermöglicht eine Längsüberwachung im Einklang mit dem Drei-R-Konzept.Vor Beginn der Vorbereitung des Anästhesiesystems und des Operationsbereichs in einer laminaren Strömungshaube durch Besprühen aller Oberflächen mit Desinfektionsmittel. Legen Sie die mikroisolierten SPF-Käfige in die desinfizierte Durchflusshaube. Legen Sie ein Heizkissen, Povidon-Jod-Lösung 30 Gauge Hamilton Spritze, Gaze und Wattestäbchen Chirurgische Instrumente und Mikropipetten und Spitzen in der laminaren Strömungshaube.Sobald die Maus richtig anästhetisiert subkutan injiziert 0,05 Milligramm pro Kilogramm Buprinorphin für postoperative Pfanne Relief. Dann legen Sie die Maus auf der rechten Seite auf die Oberseite des Heizkissens und reinigen Sie den operationschirurgischen Bereich mit Povidon-Jod-Lösung und machen Sie einen 5-Millimeter-Schnitt der Haut. Löschen Sie das umgebende Fett und die Muskeln mit einer stumpfen Schere, um die Rippen freizulegen.Homogenisieren Sie die Zellsuspension und laden Sie 50 Mikroliter in die Hamilton-Spritze, um Luftblasen zu vermeiden. Wischen Sie die Nadel vor jeder Injektion mit 70% Alkohol ab. Injizieren Sie die Zellen langsam in die Pleurahöhle zwischen der sechsten und siebten Rippe, die die Nadel in einem Winkel von 30 Grad und zwei bis drei Millimeterunter den interkostalen Muskeln hält.Halten Sie die Nadel knapp unter den Rippen, um eine Injektion in die Lunge zu vermeiden. Es sollte durch die Muskeln sichtbar sein. Wenn sie fertig ist, schließen Sie die Wunde mit drei bis vier resorbierbaren Nähten und bewahren Sie die Maus in einer erwärmten Umgebung auf, bis sie aufwacht.Bei der Implantation ist es sehr wichtig, die Nadel richtig zu positionieren, um die Tiefe des Nadeldurchdringtes zu begrenzen. Verwenden Sie ein Heizkammer-Heizkissen oder eine Infrarotlampe, um die Mäuse 30 Minuten vor der Injektion von Fluor-18 (FDG) bei 30 Grad Celsius vorzuwärmen, indem Sie einen Dosisrechner verwenden, um drei bis vier Megabecquerel-Dosen von Fluor-18 (FDG) in 150 bis 200 Mikroliter Saline in 1 Milliliter-Insulinspritzen vorzubereiten. Achten Sie darauf, alle Zeiten von Radioaktivitätsdosismessungen Und PET-Scans aufzuzeichnen, um Standardaufnahmewerte oder SUVs zu berechnen.Wiegen Sie die Mäuse dann intravenös injizieren die Fluor-18 (FDG)Nach der Injektion lassen Sie die Mäuse wach in warmen Bedingungen für 45 Minuten. Dann laden Sie die Mäuse auf das Scannerbett übertragen das Bett zu einem Scanner und unterziehen Sie die Tiere zu einem CT-Scan zentriert auf die Lunge. Bewegen Sie das Bett in das PET-Subsystem setzen Sie die Erfassung eine Stunde nach der Fluor-18(FDG)-Injektion für eine Dauer von 15 Minuten ein.Entfernen Sie dann die Mäuse aus der Bildkammer und lassen Sie sie sich in ihrem Käfig erholen und halten sie in einem Bereich, der dem radioaktiven Zerfall gewidmet ist. Vor der Bildanalyse rekonstruieren CT- und PET-Scans, wie im Manuskript beschrieben. Kalibrieren Sie die Bilder, indem Sie einen Phantomzylinder scannen und registrieren Sie die Scans automatisch entsprechend der integrierten Softwarelösung.Um die Bilder zu analysieren, laden Sie die CT-Daten als Referenz, indem Sie auf das Symbol "Offene Daten" klicken. Laden Sie dann die PET-Daten als Eingabe, indem Sie auf das Anhängen von Daten klicken. Passen Sie die Farbskala so an, dass CT und PET Bilder für die visuelle Inspektion kontrastieren.Wählen Sie das 3D-ROI-Tool aus dem Dropdown-Menü auf ROI hinzufügen und nennen Sie die Dateilunge. Klicken Sie auf Segmentierungsalgorithmen und Nachbarschaftsschwellen und definieren Sie dann Eingabe als Hintergrund und Bild als Ref. Geben Sie min und max nach Denklungendichtewerten der Maus ein.Überprüfen Sie die 3D-gerenderte Lunge, indem Sie auf das VTK-Symbol klicken. Klicken Sie dann auf Tabellensymbol anzeigen, und rufen Sie das Volume in der generierten Tabelle ab. Um die Fluor-18(FDG)in Tumoren zu analysieren, konvertieren SIE PET-Bilder in SUV, indem Sie Arithmetik aus dem Dropdown-Menü auswählen.Wählen Sie Skalar-Multiplizität aus, verwenden Sie dann NP eins wie ausgewählt und legen Sie den Becquerel pro Milliliter auf SUV-Faktor als Skalar fest. Wählen Sie schließlich das 3D-ROI-Tool aus dem Dropdown-Menü aus und klicken Sie auf ROI hinzufügen und benennen Sie die Dateitumoren. Klicken Sie auf den 3D-Malmodus und die Kugel deaktivieren Sie nur 2D und passen Sie die Größe der Form an, um die Tumore zu umgeben.Klicken Sie auf das Symbol Tabelle anzeigen und rufen Sie den SUV-Höchstwert aus der generierten Tabelle ab. Die 3D-Renderings aus den CT-Scans geben einen Überblick über die MPM-Tumorlokalisierung und ermöglichen die Berechnung der Lungenvolumina. Lungenvolumenmessungen nehmen im Laufe der Zeit nach der Injektion von intrapleuralen Tumoren signifikant ab.Der PET-Scan liefert wertvolle Informationen über den Stoffwechselzustand von MPM-Tumoren. Die Tumoren waren zwei Wochen nach der Transplantation unterscheidbar und die Fluor-18(FDG)-Aufnahme wurde durch Extraktion von SUVs quantifiziert, die positiv mit der Anzahl der Tage nach der Injektion korreliert waren. Darüber hinaus korrelieren Lungenvolumina und Fluor-18(FDG)-Avidität mit einem R-Quadrat von 0,6, das die Stärke dieser Messungen zur Überwachung der mPM-Orthotoptumorentwicklung unterstützt.Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie Histologie, Immunhistochemie und Durchflusszytometrie durchgeführt werden, um orthobiologische Fragen wie den Proliferationszustand und die phänotypische Charakteristik von Tumoren und der Mikroumgebung zu beantworten. Abschließend möchte ich sagen, dass diese präklinischen Techniken den Weg für Forscher ebnen, um eine neue Diagnose- und Behandlungsstrategie des Pleuramesothelioms zu erforschen. Darüber hinaus rechtfertigt der Einsatz molekularer Bildgebung eine schnelle Übersetzung neuer Erkenntnisse in die Klinik.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

An Orthotopic Model of Serous Ovarian Cancer in Immunocompetent Mice for in vivo Tumor Imaging and Monitoring of Tumor Immune Responses

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Forschung

Immunologie und Infektion

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Induction of Graft-versus-host Disease and In Vivo T Cell Monitoring Using an MHC-matched Murine Model

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Induktion der Graft-versus-Host-Krankheit und<em&gt; In Vivo</em&gt; T-Zell-Überwachung mit einem MHC-matched Mausmodell

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An IL-8 Transiently Transgenized Mouse Model for the In Vivo Long-term Monitoring of Inflammatory Responses

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