Name: an ex vivo brain slice model to study and target breast cancer brain metastatic tumor growth
Uploaded: 2021-09-22T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Ex Vivo Brain Slice Model to Study and Target Breast Cancer Brain Metastatic Tumor Growth at JoVE.com

Vi vill tacka Julia Farnan, Kayla Green och Tiziana DeAngelis för deras tekniska hjälp. Detta arbete stöddes delvis av Pennsylvania Commonwealth Universal Research Enhancement Grant Program (MJR, JGJ), UO1CA244303 (MJR), R01CA227479 (NLS), R00CA207855 (EJH) och WW Smith Charitable Trusts (EjH).

Detta protokoll godkändes och följer riktlinjerna för djurvård av Drexel University College of Medicine Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Nu/Nu arytmiska honmöss (6-8 veckor gamla) användes i denna studie.
1. Intrakraniell injektion av tumörceller
<ol><li>Sterilisera all utrustning (pincett, sax, sutureringssax, handborr) under en torr cykel av en autoklav i upp till 45 minuter i steriliseringspåsar, inklusive en steriliseringsindikator. Om du utför operationer p?...

<ol>
	<li>Watase, C., 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=Breast+cancer+brain+metastasis-overview+of+disease+state,+treatment+options+and+future+perspectives.">Breast cancer brain metastasis-overview of disease state, treatment options and future perspectives.</a> Cancers. 13 (5), (2021).</li><li>Niikura, N., 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=Treatment+outcomes+and+prognostic+factors+for+patients+with+brain+metastases+from+breast+cancer+of+each+subtype:+a+multicenter+retrospective+analysis.">Treatment outcomes and prognostic factors for patients with brain metastases from breast cancer of each subtype: a multicenter retrospective analysis.</a> Breast Cancer Research and Treatment. 147 (1), 103-112 (2014).</li><li>Fong, E. L., 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=Heralding+a+new+paradigm+in+3D+tumor+modeling.">Heralding a new paradigm in 3D tumor modeling.</a> Biomaterials. 108, 197-213 (2016).</li><li>Parker, J. 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=A+human+glioblastoma+organotypic+slice+culture+model+for+study+of+tumor+cell+migration+and+patient-specific+effects+of+anti-invasive+drugs.">A human glioblastoma organotypic slice culture model for study of tumor cell migration and patient-specific effects of anti-invasive drugs.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (125), e53557 (2017).</li><li>Chuang, H. N., 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=Coculture+system+with+an+organotypic+brain+slice+and+3D+spheroid+of+carcinoma+cells.">Coculture system with an organotypic brain slice and 3D spheroid of carcinoma cells.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (80), e50881 (2013).</li><li>Hohensee, I., 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=PTEN+mediates+the+cross+talk+between+breast+and+glial+cells+in+brain+metastases+leading+to+rapid+disease+progression.">PTEN mediates the cross talk between breast and glial cells in brain metastases leading to rapid disease progression.</a> Oncotarget. 8 (4), 6155-6168 (2017).</li><li>van de Merbel, A. F., 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=An+ex+vivo+Tissue+culture+model+for+the+assessment+of+individualized+drug+responses+in+prostate+and+bladder+cancer.">An ex vivo Tissue culture model for the assessment of individualized drug responses in prostate and bladder cancer.</a> Frontiers in Oncology. 8, 400 (2018).</li><li>Martin, S. Z., 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=Ex+vivo+tissue+slice+culture+system+to+measure+drug-response+rates+of+hepatic+metastatic+colorectal+cancer.">Ex vivo tissue slice culture system to measure drug-response rates of hepatic metastatic colorectal cancer.</a> BMC Cancer. 19 (1), 1030 (2019).</li><li>Orimo, A., Weinberg, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromal+fibroblasts+in+cancer:+a+novel+tumor-promoting+cell+type.">Stromal fibroblasts in cancer: a novel tumor-promoting cell type.</a> Cell Cycle. 5 (15), 1597-1601 (2006).</li><li>Lim, C. 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=Organotypic+slice+cultures+of+pancreatic+ductal+adenocarcinoma+preserve+the+tumor+microenvironment+and+provide+a+platform+for+drug+response.">Organotypic slice cultures of pancreatic ductal adenocarcinoma preserve the tumor microenvironment and provide a platform for drug response.</a> Pancreatology. 18 (8), 913-927 (2018).</li><li>Gerlach, M. 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=Slice+cultures+from+head+and+neck+squamous+cell+carcinoma:+a+novel+test+system+for+drug+susceptibility+and+mechanisms+of+resistance.">Slice cultures from head and neck squamous cell carcinoma: a novel test system for drug susceptibility and mechanisms of resistance.</a> British Journal of Cancer. 110 (2), 479-488 (2014).</li><li>Koerfer, 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=Organotypic+slice+cultures+of+human+gastric+and+esophagogastric+junction+cancer.">Organotypic slice cultures of human gastric and esophagogastric junction cancer.</a> Cancer Medicine. 5 (7), 1444-1453 (2016).</li><li>Palmieri, D., 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=Her-2+overexpression+increases+the+metastatic+outgrowth+of+breast+cancer+cells+in+the+brain.">Her-2 overexpression increases the metastatic outgrowth of breast cancer cells in the brain.</a> Cancer Research. 67 (9), 4190-4198 (2007).</li><li>Kyeong, S., 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=Subtypes+of+breast+cancer+show+different+spatial+distributions+of+brain+metastases.">Subtypes of breast cancer show different spatial distributions of brain metastases.</a> PLoS One. 12 (11), 0188542 (2017).</li><li>Hengel, K., 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=Attributes+of+brain+metastases+from+breast+and+lung+cancer.">Attributes of brain metastases from breast and lung cancer.</a> International Journal of Clinical Oncology. 18 (3), 396-401 (2013).</li><li>Jackson, J. 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=Neuronal+activity+and+glutamate+uptake+decrease+mitochondrial+mobility+in+astrocytes+and+position+mitochondria+near+glutamate+transporters.">Neuronal activity and glutamate uptake decrease mitochondrial mobility in astrocytes and position mitochondria near glutamate transporters.</a> Journal of Neuroscience. 34 (5), 1613-1624 (2014).</li><li>Farnan, J. K., Green, K. K., Jackson, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+imaging+of+mitochondrial+dynamics+and+trafficking+in+astrocytes.">Ex vivo imaging of mitochondrial dynamics and trafficking in astrocytes.</a> Current Protocols in Neuroscience. 92 (1), 94 (2020).</li><li>Simone, N. L., 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=Ionizing+radiation-induced+oxidative+stress+alters+miRNA+expression.">Ionizing radiation-induced oxidative stress alters miRNA expression.</a> PLoS One. 4 (7), 6377 (2009).</li><li>Couturier, C. P., 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=Single-cell+RNA-seq+reveals+that+glioblastoma+recapitulates+a+normal+neurodevelopmental+hierarchy.">Single-cell RNA-seq reveals that glioblastoma recapitulates a normal neurodevelopmental hierarchy.</a> Nature Communications. 11 (1), 3406 (2020).</li><li>Candolfi, 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=Intracranial+glioblastoma+models+in+preclinical+neuro-oncology:+neuropathological+characterization+and+tumor+progression.">Intracranial glioblastoma models in preclinical neuro-oncology: neuropathological characterization and tumor progression.</a> Journal of Neuro-Oncology. 85 (2), 133-148 (2007).</li><li>Fitzgerald, D. P., 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=Reactive+glia+are+recruited+by+highly+proliferative+brain+metastases+of+breast+cancer+and+promote+tumor+cell+colonization.">Reactive glia are recruited by highly proliferative brain metastases of breast cancer and promote tumor cell colonization.</a> Clinical &amp; Experimental Metastasis. 25 (7), 799-810 (2008).</li><li>Kondru, N., 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=An+Ex+Vivo+Brain+Slice+Culture+Model+of+Chronic+Wasting+Disease:+Implications+for+Disease+Pathogenesis+and+Therapeutic+Development.">An Ex Vivo Brain Slice Culture Model of Chronic Wasting Disease: Implications for Disease Pathogenesis and Therapeutic Development.</a> Scientific Reports. 10 (1), (2020).</li><li>Abu Samaan, T. 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=Paclitaxel's+mechanistic+and+clinical+effects+on+breast+cancer.">Paclitaxel's mechanistic and clinical effects on breast cancer.</a> Biomolecules. 9 (12), (2019).</li><li>Mewes, A., Franke, H., Singer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+brain+slice+cultures+of+adult+transgenic+P301S+mice--a+model+for+tauopathy+studies.">Organotypic brain slice cultures of adult transgenic P301S mice--a model for tauopathy studies.</a> PLoS One. 7 (9), 45017 (2012).</li><li>Valiente, 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=Brain+metastasis+cell+lines+panel:+A+public+resource+of+organotropic+cell+lines.">Brain metastasis cell lines panel: A public resource of organotropic cell lines.</a> Cancer Research. 80 (20), 4314-4323 (2020).</li></ol>

Denna studie etablerar en ny ex vivo hjärnodlingsmetod för explanterade xenograft hjärntumörer. Vi visar att BCBM-celler MDA-MB-231BR-celler intrakraniellt injicerade i hjärnan hos möss kan överleva och växa i ex vivo hjärnskivor. Studien testade också intrakraniellt injicerade U87MG glioblastom (GBM) celler och fann också att dessa cancerceller överlever och växer i hjärnskivor (data visas inte). Vi tror att denna modell kan utökas bortom BCBM och GBM till andra cancerformer som lätt me...

Bröstcancer hjärnmetastaser (BCBM) utvecklas när celler sprids från den primära brösttumören till hjärnan. Bröstcancer är den näst vanligaste orsaken till hjärnmetastaser efter lungcancer, med metastaser som förekommer hos 10-16% av patienterna1. Tyvärr förblir hjärnmetastaser obotliga eftersom >80% av patienterna dör inom ett år efter deras hjärnmetastasdiagnos, och deras livskvalitet försämras på grund av neurologiska dysfunktioner2. Det finns ett akut behov av att identifiera effektivare behandlingsalternativ. Monolayer tvådimensionella eller tredimensionella odlingsmodeller är de vanligaste metoderna för att testa terapeutiska medel i laboratoriet. De efterliknar dock inte den komplexa BCBM-mikromiljön, en viktig drivkraft för tumörfenotyp och tillväxt. Även om dessa modeller är användbara, fångar de inte de komplexa tumör-stromainteraktionerna, de unika metaboliska kraven och heterogeniteten hos tumörerna3. För att mer troget rekapitulera tumör-stroma-interaktioner och mikromiljö heterogenitet har vår grupp och andra börjat generera organotypiska hjärnmetastaser "skiva" kulturer med patient-härledda tumörceller (primära eller metastatiska) eller cancercellinjer 4,5,6. Jämfört med klassiska in vitro-system kan denna kortsiktiga ex vivo-modell ge mer relevanta förutsättningar för screening av nya terapier före preklinisk bedömning i stora djurkohorter.
Ex vivo-modeller har konstruerats och framgångsrikt använts främst för att identifiera framgångsrika behandlingar av olika cancerformer. De kräver några dagars bedömning och kan dessutom skräddarsys för patientspecifik läkemedelsscreening. Till exempel har humana urinblåse- och prostatacancer ex vivo-vävnader visat ett dosberoende antitumörsvar av docetaxel och gemcitabin7. Liknande kolorektalkarcinom ex vivo-vävnader utvecklades för att screena kemoterapeutiska läkemedel Oxaliplatin, Cetuximab och Pembrolizumab8. Denna applikation har använts i stor utsträckning vid bukspottkörtelcancer, med tanke på den väsentliga interaktionen mellan stromamiljön och de genotypiska och fenotypiska egenskaperna hos bukspottkörtelkanal adenokarcinom 9,10. Vidare har sådana organotypiska modeller utvecklats för liknande screeningar i huvud-, nack-, mag- och brösttumörer11,12.
Här genereras en ex vivo hjärnskiva modell av xenografted bröstcancer hjärnmetastatiska tumörceller i deras mikromiljö. Möss injicerades intrakraniellt med bröstcancer hjärnmetastatisk hjärna trofisk MDA-MB-231BR celler13 i hjärnbarken parietallob- en vanlig plats för TNBC-metastasering14,15 och fick utveckla tumörer. Hjärnskivor genererades från dessa xenograferade djur och upprätthölls ex vivo som organotypiska kulturer enligt beskrivningen16,17. Denna nya ex vivo-modell möjliggör analys av BCBM-cellens tillväxt i hjärnans parenkym och kan användas för att testa terapeutiska medel och strålningseffekter på tumörceller i hjärnans mikromiljö.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mL syringe, slip tip</td>
			<td>BD</td>
			<td>309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 G1/2 Needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well plates</td>
			<td>Genessee</td>
			<td>25-105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated microscope and LUMAVIEW software</td>
			<td>Etaluma</td>
			<td>LS720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 (GEM21)</td>
			<td>Gemini Bio-Products</td>
			<td>400-160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beaker 50 mL</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>10-210-685</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt sable paintbrush, Size #5/0</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>66100-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone Wax</td>
			<td>ModoMed</td>
			<td>DYNJBW25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brain injection Syringe</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>80430</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP510-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cleaved caspase 3 Antibody</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>14220S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Luciferin Potassium Salt</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>122799</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double edge razor blade</td>
			<td>VWR</td>
			<td>55411-060(95-0043)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Paper (#1), quantitative circles, 4.25 cm</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>09-805a (1001-042)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine sable paintbrush #2/0</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>66100-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gamma-H2AX antibody</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>05-636</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFAP antibody</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>13-0300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFP antibody</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>SC-9996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamine (200 mM)</td>
			<td>Corning cellgrow</td>
			<td>25-005-Cl</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H&#38;E and KI-67</td>
			<td>Jefferson Core Facility Pathology staining</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand Drill Set with Micro Mini Twist Drill Bits</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>YCQ2851920086082DJ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES, free acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP299-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Just for mice Stereotaxic Frame</td>
			<td>Harvard Apparatus (Holliston, MA, USA).</td>
			<td>72-6049, 72-6044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S271-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large surgical scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14001-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MDA-MB-231BR cells</td>
			<td>Kindly provided by Dr. Patricia Steeg</td>
			<td>Ref 14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2&#183;6H2O</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>M33-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice imaging device</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>IVIS 200 system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice imaging software</td>
			<td>Caliper Life Sciences (Waltham, MA, USA).</td>
			<td>Living Image Software</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate Reader</td>
			<td>Tecan Spark</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting solution</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MTS reagent</td>
			<td>Promega CellTiter 96 Aqueous One Solution</td>
			<td>(Cat:G3582)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N2 supplement</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>17502-048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neurobasal medium</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>21103049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nu/Nu athymic mice</td>
			<td>Charles Rivers Labs (Wilmington, MA, USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>19943</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen/Strep</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>145140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Suture</td>
			<td>Medex supply</td>
			<td>ETH-8556H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone Iodine Swab sticks</td>
			<td>DME Supply USA</td>
			<td>Cat: 689286X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade #11 (pk of 100)</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10011-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel handle #3</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10003-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Pyruvate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S8636</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatula/probe</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10090-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SS Double edge uncoated razor blades (American safety razor co (95-0043))</td>
			<td>VWR</td>
			<td>55411-060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Amresco</td>
			<td>57-50-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Scalpel</td>
			<td>Exelint International</td>
			<td>D29702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Chopper</td>
			<td>Brinkman</td>
			<td>(McIlwain type)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture inserts</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>PICMORG50 or PICM03050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray machine</td>
			<td>Precision 250 kVp</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an ex vivo brain slice model to study and target breast cancer brain metastatic tumor growth

Hjärnmetastaser är en allvarlig konsekvens av bröstcancer för kvinnor eftersom dessa tumörer är svåra att behandla och är förknippade med dåliga kliniska resultat. Prekliniska musmodeller av bröstcancer hjärnmetastatisk (BCBM) tillväxt är användbara men är dyra, och det är svårt att spåra levande celler och tumörcellsinvasion i hjärnparenkymen. Här presenteras ett protokoll för ex vivo hjärnskiva kulturer från xenograferade möss som innehåller intrakraniellt injicerade bröstcancer hjärnsökande klonala sublinjer. MDA-MB-231BR luciferasmärkta celler injicerades intrakraniellt i hjärnan hos Nu / Nu-honmöss, och efter tumörbildning isolerades, skivades och odlades hjärnorna ex vivo. Tumörskivorna avbildades för att identifiera tumörceller som uttrycker luciferas och övervaka deras spridning och invasion i hjärnparenkymen i upp till 10 dagar. Vidare beskriver protokollet användningen av time-lapse-mikroskopi för att avbilda tumörcellernas tillväxt och invasiva beteende efter behandling med joniserande strålning eller kemoterapi. Tumörcellernas svar på behandlingar kan visualiseras genom levande avbildningsmikroskopi, mätning av bioluminescensintensitet och utförande av histologi på hjärnskivan som innehåller BCBM-celler. Således kan denna ex vivo-skivmodell vara en användbar plattform för snabb testning av nya terapeutiska medel ensam eller i kombination med strålning för att identifiera läkemedel som är anpassade för att rikta in sig på en enskild patients bröstcancerhjärnmetastatisk tillväxt i hjärnans mikromiljö.

MDA-MB-231BR-GFP-Luciferas-celler injicerades intrakraniellt i den högra halvklotet hos 4-6 veckor gamla Nu / Nu-möss som förklarats ovan (figur 1A) och fick växa i 12-14 dagar, under vilken tid tumörtillväxt övervakades genom bioluminescensavbildning (figur 1B). Vi injicerade 100 000 cancerceller intrakraniellt som rapporterats av andra grupper19, men det är möjligt att injicera så lågt som 20 000 cell20</sup...

Watch this Scientific Journal Video about An Ex Vivo Brain Slice Model to Study and Target Breast Cancer Brain Metastatic Tumor Growth at JoVE.com

An Ex Vivo Brain Slice Model to Study and Target Breast Cancer Brain Metastatic Tumor Growth

Vi introducerar ett protokoll för att mäta läkemedels- och strålningsrespons i realtid av bröstcancerhjärnmetastatiska celler i en organotypisk hjärnskiva modell. Metoderna ger en kvantitativ analys för att undersöka de terapeutiska effekterna av olika behandlingar på hjärnmetastaser från bröstcancer på ett ex vivo-sätt inom hjärnans mikromiljögränssnitt.

En Ex Vivo Brain Slice-modell för att studera och rikta bröstcancer Hjärnans metastatiska tumörtillväxt

Brain metastasis is a serious consequence of breast cancer for women as these tumors are difficult to treat and are associated with poor clinical ...

Detta protokoll möjliggör bildandet av hjärnmetastatiska tumörceller och generering av ex vivo-hjärnskivor som möjliggör snabb testning av läkemedelseffektivitet och strålning på en förformad tumör. Den största fördelen med denna teknik är förmågan att snabbt testa flera läkemedel eller behandlingar i en fysiologiskt relevant miljö som upprätthåller hjärntumör-värdinteraktioner. Denna metod kan hjälpa till att förstå hur hjärnans metastatiska celler växer, överlever och invaderar hjärnans parenkym och förstå rollen för hjärntumörmikromiljön i cancertillväxt och spridning.Demonstrerar proceduren kommer att vara Lorela Ciraku och Emily Esquea, båda doktorander från mitt laboratorium. Till att börja med, placera de bedövade mössen i en stereotaxisk ram och immobilisera huvudet med vanliga öronstänger. Sterilisera huvudets yta tre gånger genom upprepad alternerande applicering av jodpinnar och 70% etanol före snitt.Använd en kirurgisk skalpell och gör ett snitt på en centimeter i mitten i diagonal vinkel mot den imaginära axeln som delar mössens hjärna i två symmetriska halvor för att exponera skallen. Efter att ha torkat blod med en bomullspinne, avböj huden i sidled för att exponera injektionsstället. Använd en 0,73 millimeters borrkrona för att tränga in i skallen och borra ett hål med lätt tryck och vridningsrörelse.För att injicera fem mikroliter av celler som stabilt uttrycker GFP-luciferas, sätt in en högprecisionsspruta till 3,5 millimeter djup i hjärnan. Låt det sätta sig i två minuter och dra sedan upp sprutan cirka en millimeter. Efter två minuter, injicera långsamt den första halvvolymen och vänta i ytterligare två minuter innan du injicerar resten av volymen.Efter tre minuter drar du långsamt sprutan. Applicera benvax på injektionsstället på skallen och suturera vävnaden med polypropensuturer. Övervaka musens beteende direkt efter operationen regelbundet för att avgöra om speciell behandling, inklusive saltlösning och mjuk mat, behövs för att hjälpa till med snabb återhämtning.För att övervaka tumörtillväxten via bioluminescensavbildning, slå först på syre och isofluran på bildsystemet och låt båda distribueras till den separata kammaren utanför bildlådan. Sedan, efter att du har slagit på programvaran och initierat instrumentet, välj lämpligt alternativ för att visualisera och fånga hela muskroppen. Överför sedan mössen till kammaren utanför bildlådan som levereras med syre och isofluran.När mössen är under bedövningseffekten, injicera mössen intraperitonealt med 200 mikroliter på 30 milligram per milliliter luciferin. Placera mössen i bildkammaren med magen vänd ner mot bildkammarnas näsläpp. Lås kammaren, välj två minuters tidsexponering för att starta avbildning och slutför sedan bildbehandlingen.Efter att ha placerat vävnadsskivan i en steril laminär flödeshuv, rengör alla verktyg och instrument med 70% etanol. Efter avlivning av musen, ta bort och placera hjärnan snabbt i iskall sackaros-ACSF-lösning. Använd en spatel och överför hjärnan på ett ACSF-fuktat filterpapper på ett 60-millimeters skållock.Använd ett skarpt, sterilt rakblad och skär de överflödiga delarna av hjärnan som inte innehåller någon tumör, inklusive den nedre delen av hjärnan, för att få hjärnans form till en icke-perfekt kub. När du har placerat flera ark ACSF-fuktat filterpapper på skärplattformen placerar du den blockerade vävnaden på filterpapperet. För att skära vävnaden i 200 till 250 mikrometer tjocka sektioner, ställ in snittstorleken till 2 eller 2,5 enheter på leverantörens linjal och börja klippa.Använd en pensel för att överföra hjärnskivor till en skål som innehåller sackaros-ACSF och separera skivorna under ett ljusmikroskop med 27-gauge nålar. Identifiera de GFP-positiva skivorna under det fluorescerande mikroskopet. Sedan, med hjälp av en steril en milliliter avbruten pipett med en bred öppning, överför identifierade skivor till en ny 60-millimeters skål innehållande två till tre milliliter vuxen skivmedia.Överför sedan tre till fem skivor på varje vävnadsodlingsinsats i varje brunn på en sexbrunnsplatta på ett säkert avstånd. När du har tagit bort överskottsmediet från insatsens yta, tillsätt en milliliter jämviktsmedium för vuxna musskivor under varje insats. Inkubera vävnaderna vid 37 grader Celsius, 5% koldioxid och 95% luftfuktighet i 24 timmar före avbildning.Pipettera fem mikroliter på 30 milligram per milliliter luciferinlösning till mediet under insatserna inuti en steril huva. Placera sexbrunnsplattan med locket inuti instrumentets bildkammare under den stationära kameran och lås kammardörren. Öppna programvaran och initiera instrumentet.När du har valt kamerainställningar som tillåter visualisering och inspelning av endast en brunn per bild, placera brunnen som ska avbildas direkt under kameran. Använd ROI-verktyget, anpassa det runt tumörformen och storleken, mät ROI och rapportera de totala avläsningarna för att kvantifiera den bioluminescerande signalen för varje tumör på skivan. När du har fört plattan tillbaka till den sterila laminära flödeshuven, använd pincett för att lyfta insatsen något från brunnen.Efter att ha aspirerat mediet, byt ut mediet med en milliliter färskt medium och placera insatsen tillbaka i brunnen. För experimenten där skivorna behandlas med olika föreningar, såsom hämmare och metaboliter, förbered lämplig reagenskoncentration i 1,2 ml hjärnskivamedia i ett 1,5 ml rör och överför sedan en milliliter reagens till brunnen som innehåller skivan. MDA-MB-231 BR-GFP luciferasceller injicerades i nakna möss, tumörer fick växa, hjärnor med tumörer dissekerades, skivades, odlades ex vivo och tumörtillväxt övervakades genom bioluminescensavbildning.H&E-färgningen och GFP-positiv fluorescens bekräftade närvaron av en tumör i hjärnskivan. Den ökade Ki-67-färgningen bekräftade närvaron av mycket proliferativa cancerceller. Tumörerna i hjärnskivor som inte utsattes för bestrålning fortsatte att växa ex vivo, medan tumörer som utsattes för bestrålning visade en avstannad tillväxt.Hjärnskivor som innehöll tumörer övervakades också via levande avbildning för att visualisera tumörtillväxten efter bestrålningsbehandlingen. I överensstämmelse med den bioluminescerande avbildning växte kontrollcancerceller snabbt när GFP-intensiteten ökade och cellerna började invadera hjärnans parenkym. Däremot var cancercellerna i hjärnskivor behandlade med bestrålning cytostatika och GFP-intensiteten bibehölls.Stora flerkärniga cancerceller och en ökning av färgning av DNA-skademarkör i IR-behandlade cancerceller upptäcktes. Dessutom detekterades en ökning av reaktiva astrocyter. Den IR-behandlingsinducerade apoptosen upptäcktes inte i de tumörfria mushjärnskivorna.Hjärnskivorna som innehöll tumörer behandlades med olika koncentrationer av paklitaxel, ett kemoterapeutiskt läkemedel. Behandlingen minskade tumörens storlek signifikant efter dag 10 av behandlingen. En ökning av apoptos detekterades i paklitaxelbehandlade tumörceller.Inhibitorbehandlingen förändrade inte hjärnvävnadens livskraft. Ingen ökning av apoptos mättes genom klyvd kaspas-3-färgning i paklitaxelbehandlad tumörfri mushjärnskiva. När behandlingen med de intressanta läkemedlen har avslutats kan skivor analyseras för proteinuttryck genom immunocytokemi, omic-studier eller uppnå encellssuspension lämplig för flödescytometri.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

An Ex Vivo Brain Slice Model to Study and Target Breast Cancer Brain Metastatic Tumor Growth

A Portal Vein Injection Model to Study Liver Metastasis of Breast Cancer

En portådern Injection modell för att studera levermetastaser av bröstcancer

Breast cancer is the leading cause of cancer-related mortality in women worldwide. Liver metastasis is involved in upwards of 30% of cases with breast ...

Acellular and Cellular Lung Model to Study Tumor Metastasis

Acellulärt och cellulära Lung modell att studera tumör metastasering

It is difficult to isolate tumor cells at different points of tumor progression. We created an ex vivo lung model that can show the interaction of tumor ...

Live-Cell Imaging Assays to Study Glioblastoma Brain Tumor Stem Cell Migration and Invasion

Live-Cell Imaging analyser för studien Glioblastoma hjärnan tumören Stem cellmigration och Invasion

Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor that is poorly controlled with the currently available treatment options. Key features of GBMs include ...

Paramyxoviruses for Tumor-targeted Immunomodulation: Design and Evaluation Ex Vivo

Paramyxovirus för tumör-riktade immunmodulering: Design och utvärdering Ex Vivo

Successful cancer immunotherapy has the potential to achieve long-term tumor control. Despite recent clinical successes, there remains an urgent need for ...

The Clinical Application of Tumor Treating Fields Therapy in Glioblastoma

Klinisk tillämpning av tumör behandling av fält terapi i Glioblastoma

Glioblastoma is the most common and lethal form of brain cancer, with a median survival of 15 months after diagnosis and a 5 year survival rate of only 5% ...

Longitudinal Intravital Imaging of Brain Tumor Cell Behavior in Response to an Invasive Surgical Biopsy

Longitudinell Intravital avbildning av hjärntumör cell beteende som svar på en invasiv kirurgisk biopsi

Biopsies are standard of care for cancer treatment and are clinically beneficial as they allow solid tumor diagnosis, prognosis, and personalized ...

In Vivo Inhibition of MicroRNA to Decrease Tumor Growth in Mice

In vivo-hämning av mikroRNA för att minska tumörtillväxten hos möss

MicroRNAs (miRNAs) are important regulators of gene expression through their ability to destabilize mRNA and inhibit translation of target mRNAs. An ...

In Vitro Assay to Study Tumor-macrophage Interaction

In vitro-analys för att studera interaktion med tumör-makrofage

Tumor associated macrophages (TAMs) account for a large percentage of cells in the tumor mass for different types of cancers. Glioblastoma (GBM), a ...

Generation of Orthotopic Pancreatic Tumors and Ex vivo Characterization of Tumor-Infiltrating T Cell Cytotoxicity

Generation of Orthotopic Pancreatic Tumors and Ex vivo Characterization of Tumor-Infiltrating T Cell Cytotoxicity

Generering av ortotopisk Pankreastumörer och ex vivo karakterisering av tumörinfiltrerande T-cell cytotoxicitet

In vivo models of pancreatic cancer provide invaluable tools for studying disease dynamics, immune infiltration and new therapeutic strategies. The ...