Method Article
Prostate cancer is the second most common cause of cancer-related deaths in the United States. An orthotopic cancer model provides a useful approach to understand the biology of prostate cancer and to evaluate the efficacy of therapeutic regimens. This protocol describes detailed steps necessary to establish an orthotopic prostate cancer mouse model.
To study the multifaceted biology of prostate cancer, pre-clinical in vivo models offer a range of options to uncover critical biological information about this disease. The human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model provides a useful alternative approach for understanding the specific interactions between genetically and molecularly altered tumor cells, their organ microenvironment, and for evaluation of efficacy of therapeutic regimens. This is a well characterized model designed to study the molecular events of primary tumor development and it recapitulates the early events in the metastatic cascade prior to embolism and entry of tumor cells into the circulation. Thus it allows elucidation of molecular mechanisms underlying the initial phase of metastatic disease. In addition, this model can annotate drug targets of clinical relevance and is a valuable tool to study prostate cancer progression. In this manuscript we describe a detailed procedure to establish a human orthotopic prostate cancer xenograft mouse model.
سرطان البروستاتا هو ثاني أكثر الأسباب شيوعا لوفيات السرطان (9٪) بين الذكور في الولايات المتحدة، إلى جانب سرطان الرئة والقصبات الهوائية (28٪) 1. ووفقا لبيانات حديثة، تشير التقديرات إلى أن 220، 800 حالات سرطان البروستاتا تشخيصها حديثا و 27، 540 حالة وفاة تحدث في عام 2015 1. ويبلغ معدل البقاء النسبي لمدة خمس سنوات من مرحلة مبكرة من سرطان البروستاتا> 99٪ في حين أن المرض المنتشر المتقدمة هو فقط 28٪ 1. ويتمثل التحدي الرئيسي لعلاج المرض المنتشر المتقدمة هو عدم فهم الآليات الجزيئية الكامنة وراء ميل هذا المرض إلى metastasize إلى الأجهزة الأخرى، وخاصة في العظام، وهو موقع المتكرر لسرطان البروستاتا. وبالتالي، هناك حاجة واضحة لدراسة التركيب الجزيئي لهذه الأورام البروستاتا من أجل تطوير نظم علاجية فعالة ضد التقدم إلى متقدمة 2،3 المرض المنتشر.
البروستاتا الأورام المعرض المهزومةح التجانس البيولوجي دون طريقا واضحة المعالم إلى التقدم. وغالبا ما تحدث الانبثاث مع عدم وجود إشارة مسبقة من ورم الغازية 4. ويعزى هذا التباين السريرية إلى التنوع الجزيئي للسرطان البروستاتا. فهم التركيبة الجزيئية لهذه الأورام المميتة هو المفتاح لوضع استراتيجيات أفضل التشخيصية والعلاجية لهذا المرض. وبناء على ذلك، تركز بحوث سرطان البروستات حاليا على التفاهم ومنع ورم خبيث.
ما قبل السريرية المجراة نماذج الماوس توفر مجموعة متنوعة من الخيارات لفهم الآليات الجزيئية للتطور سرطان البروستاتا المرض المنتشر المتقدمة. وبالإضافة إلى ذلك، وهذه النماذج هي مهمة لتقييم ما قبل السريرية استراتيجيات علاجية جديدة ضد هذا المرض. وتشمل النماذج الحيوانية الأكثر شيوعا النماذج المعدلة وراثيا الماوس، حقن الوريد الذيل، وغرس داخل القلب ونماذج الماوس مثلي الإنسان. دراسات المعدلة وراثيا هي المرة consumiوقد أظهرت نانوغرام وارتباط التنمية سرطان البروستاتا في الفئران مع أن البشر تقلب 11. في نماذج الماوس المتنقل عفوية، يتم حقن الخلايا مباشرة في الدورة الدموية ورغم ذلك، كان لديهم الوقت التحول السريع، فإنها لا يمكن أن تستخدم لدراسة الورم الرئيسي أو الخطوات الأولية في تتالي النقيلي 5. نماذج طعم أجنبي مثلي لديها الحد من تطوير العظام الآفات المتنقل، وموقع مشترك للالانبثاث سرطان البروستاتا. ومع ذلك، فإن مثلي سرطان البروستاتا طعم أجنبي نموذج الفأر البشري يتميز جيدا وتستخدم على نطاق واسع لدراسة الأحداث الجزيئية للتنمية الورم الرئيسي، عبر الحديث بين الورم والمكروية الجهاز، المرحلة الأولى من المرض المنتشر واستخدام الأدوية التجريبية للتدخل العلاجي 6 ، 7،8-11.
يجب مراجعة بروتوكولات لجميع الإجراءات التي تنطوي على الحيوانات التي وافقت عليها لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي (IACUC). اتبع الإجراءات المعتمدة رسميا لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية. الحقن داخل البروستاتا يتطلب عملية جراحية مفتوحة البطن ويجب أن تبقى الحيوانات في بيئة خالية من مسببات الأمراض مع غرفة الجراحة المعينة التي يتم فيها استخدام تقنيات مناسبة العقيم جراحية خلال الإجراء بأكمله.
1. إعداد الخلايا لزرع
ملاحظة: بناء على الحاجة البحوث، ويمكن استخدام أي خط الخلايا السرطانية في البروستاتا. وتربيتها خطوط الخلايا وفقا لتعليمات المورد.
2. إعداد المنطقة الجراحية
3. زرع الخلايا السرطانية
4. مراقبة الحيوانات
5. عدم الغازية بيو تصوير الحيوانات
بعد زرع مثلي الخلايا PC3M لوك-C6 في الفص الخلفي البروستاتا، تم تصوير الفئران أسبوعيا باستخدام حيوان نظام تلألؤ بيولوجي التصوير الحي لمراقبة استعمار الخلايا ونمو الورم على مدى التجربة (الشكل 5A - B). وأشار الكمي للإشارة إضاءة الحيوية أن خلايا PC3M لوك-C6 استعمرت بنجاح فصوص البروستاتا. زيادة تلألؤ بيولوجي يدل على زيادة نمو الورم الرئيسي على مسار التجربة (الشكل 5B). على أساس هدف البحث، والفئران يمكن رصدها أسبوعيا غير جراحية عن طريق التصوير الشعاعي، مضان أو التصوير التلألؤ لمراقبة نمو الورم وأي الآفات النقيلي بعيدة. غيرها من المعالم التي يمكن تحقيقها مع هذا النموذج هي: التغيرات في وزن الجسم واستهلاك الأغذية خلال التجربة. تأثير العلاج من تعاطي المخدرات على حجم الورم والوزن. تحديد الكميةمن حجم الورم والوزن عند انتهاء التجربة. استخراج DNA / RNA / البروتين لتحديد التغيرات الجزيئية التي تحدث داخل الورم الرئيسي بعد انتهاء التجربة.
الشكل 1: البطن شق خط الوسط لزرع داخل البروستاتا من خلايا ورم في البطن شق خط الوسط ما يقرب من 1-2 سم. المثانة البولية مباشرة تحت شق. لطيف الضغط على كلا الجانبين من شق يساعد على نتأ المثانة البولية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: ترتيب الحويصلات المنوية لفيالحويصلات هيئة تنظيم الاتصالات البروستاتا زرع الخلايا السرطانية. المنوي هي بيضاء تشبه كيس الأجهزة وتقع المتاخمة مباشرة إلى المثانة. وexteriorized الحويصلات المنوية مع مسحات القطن ومرتبة اليسار واليمين مع المثانة في المركز. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3): ظهر البروستاتا عند نقطة الإدراج، إمالة بلطف ذهابا والحويصلات المنوية نحو غمد القضيب حتى أن اثنين من فصوص البروستاتا الظهرية واضحة للعيان. استخدام قطعة قطن مبللة لتجنب تلف الأنسجة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: زرع البينية البروستاتا الخلايا السرطانية يتم حقن الخلايا السرطانية في الفص الظهرية البروستاتا الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5: في الجسم الحي تلألؤ بيولوجي التصوير من نموذج زرع داخل البروستاتا (أ) في الجسم الحي زرعت الصور تلألؤ بيولوجي من الفئران على مدار الساعة التجريبية بعد وسيفيراز المسمى خلايا PC3M لوك-C6 في الفص الظهرية البروستاتا لدى الفئران عارية. (ب) الكمي للإشارة تلألؤ بيولوجي يظهر أن الخلايا PC3M لوك-C6 استعمرت بنجاح غدة البروستاتا مع الزيادهإد نمو الورم مثلي على مدار التجربة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
توضح هذه المخطوطة إجراءات تفصيلية لإنشاء مثلي سرطان البروستاتا نموذج طعم أجنبي الماوس البشري. أنشئ هذا النموذج من قبل الزرع مباشرة من خط الخلايا السرطانية في البروستاتا البشرية PC3M لوك-C6 في فصوص البروستاتا الظهرية من الفئران المناعة. سمح أورام لتطوير أكثر من مسار التجربة. تم رصد نمو الورم الأسبوعية عن طريق نظام التصوير تلألؤ بيولوجي غير الغازية أثناء التجربة.
العامل الأكثر أهمية في إنشاء نماذج طعم أجنبي الورم لتحقيق الاتساق في جميع أنحاء زرع الخلايا السرطانية. للحصول على نتائج ذات دلالة إحصائية، يجب أن تحتوي كل مجموعة التجريبية 5-10 الفئران، وينبغي أن حجم الورم الاختلاف لا تتجاوز أكثر من 10٪ من متوسط حجم الورم. ولتحقيق هذا الهدف، بعض الخطوات الحاسمة ضمن بروتوكول مهمة، مثل: أ) إجراء عملية جراحية في المنطقة التي تعزز عقامة أثناء الجراحة. ب) يجب أن تكون خلايا transplanteد في أقرب وقت ممكن بعد مفرزة من الثقافة؛ ج) يجب أن يكون حجم الحقن ثابت. د) رفع حذرا من الأعضاء الداخلية داخل وخارج تجويف الجسم خلال زرع خلايا. ت) يجب أن يتم حقن جميع الحيوانات باستخدام نفس التقنية ومحقق واحد؛ سادسا) ينبغي العشوائية الحيوانات في المجموعات التجريبية بعد زرع الخلايا السرطانية.
بعض المشاكل التي قد تحدث هي: ط) لا ورم تطوير على الإطلاق، أو عقيدات الورم تتطور في مساريق أو تجويف الجسم. لوحظ ب) متفاوتا حجم الورم بين نفس المجموعة التجريبية. ج) قد يكون هناك ارتفاع الوفيات الناجمة عن الجراحة. ويمكن التغلب على هذه المشاكل عن طريق اتخاذ تدابير بسيطة مثل: أ) اختبار ثقافة خلية لأي تلوث مع الميكوبلازما وما إلى ذلك؛ ب) منع تسرب تعليق الخلية السرطانية في مساريق وتجويف البطن أثناء الحقن. ج) التحريض تعليق الخلية قبل تحميل كل حقنة. د) يجب أن تكون مناسبة جرعة التخدير فلوينبغي أن تستخدم lowed ومنصات التدفئة للحفاظ على درجة حرارة الجسم أثناء العملية.
مجموعة واسعة من البيانات التي يمكن جمعها باستخدام هذا النموذج اعتمادا على هدف البحث معين بما في ذلك وزن الماوس، واستهلاك الغذاء، وحجم الورم والوزن، والتغيرات الوراثية والجزيئية في الخلايا السرطانية التي تساهم في نمو الورم وكذلك الليمفاوية الإقليمي عقدة الانبثاث 10 16. وضعت هوفمان ومجموعته تقنية زرع مثلي الجراحية (أبناء العراق) واستخدمت على نطاق واسع هذه التقنية لزرع شظايا-تشريحيا سليمة من أنواع رئيسية من السرطانات البشرية بما في ذلك البروستاتا والمثانة وسرطان الكلية في القوارض 17. هذه النماذج مثلي لها ميزة على نماذج الماوس المعدلة وراثيا أو تحت الجلد لأنها تمثل بدقة السرطان السريرية 18،19. واستخدمت هذه النماذج أيضا إلى زرع الأورام مأخوذة مباشرة من المرضى إلى الجهاز المقابلة من ركب العوز المناعياليلة. نماذج مثلي هي أيضا مناسبة تماما لدراسة الآثار المترتبة على العلاج من تعاطي المخدرات على نمو الورم والعقد الليمفاوية الانبثاث 10. كما أنها مفيدة لدراسة الآثار المترتبة على التعبير الجيني تغير خارج الحي، وتحديد تأثيرها على حدوث الأورام وكذلك النمو داخل البروستاتا والانبثاث 20. ومع ذلك، وجود قيود على مثلي نموذج سرطان البروستاتا هو أن لم يتم الابلاغ عن مثل هذه النماذج أن يؤدي إلى ورم خبيث عفوية حتى العظم الذي هو الموقع الأكثر شيوعا لسرطان البروستاتا ورم خبيث 12.
الفشل في تحقيق الانبثاث العظام قد يكون ناجما عن الفئران الذين يموتون بسبب انسداد المسالك البولية قبل أي العظام يمكن الآفات النقيلي تطوير، أو بسبب فشل المكروية من الماوس لألخص المكروية الإنسان، وبالتالي فشلها في تطوير العظام الانبثاث 12. ومع ذلك، وهذا النموذج لا تلخص الأحداث في وقت مبكر في تتالي النقيلي قبل الانسداد ودخول الخلايا السرطانيةإلى الدورة الدموية، وبالتالي هو أداة قيمة لدراسة الورم الرئيسي، عملية الأولى من التحول النقيلي والتقييمات قبل السريرية استراتيجيات علاجية جديدة 10،12.
الكتاب تعلن أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.
We thank Dr. Roger Erickson for his support and assistance with the preparation of the manuscript. This work was supported by the National Cancer Institute at the National Institutes of Health through grant numbers RO1CA160079, RO1CA138642, UO1CA184966 and VA funded program project number 1P1 BX001604.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PC3 prostate cancer cell line | ATCC | CRL-1435 | |
Minimum Essential Medium (MEM) | GIBCO,Life Technology | 11095-080 | |
PBS | GIBCO,Life Technology | 10010-023 | |
FBS | GIBCO,Life Technology | 10437-028 | |
Zeocin | Invitrogen,Life Technology | R250-01 | |
Trypsin | GIBCO,Life Technology | 25300-54 | |
IVIS | Xenogen-Caliper | ||
Insulin Syringes (300 µl, 28.5 g) | Becton Dickinson | 309300 | |
Mice | Charles River Laboratories, Inc | ||
Alcohol Swabs | MEDEquip Depot | 326895 BD | |
PVP Iodine Prep Pad | MEDEquip Depot | C12400PDI | |
Surgical CatGut Chromic Suture | Demetech | CC224017F0P | |
Matrigel | Corning | 354248 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved