인간의 전립선 암이 동 소성 모델에 폐 종양 세포와 구별 전이의 형성을 순환, 종양 크기의 정량을 허용한다. 세포가 일차 장기 탈출해야 같이, 혈류를 입력하고, 보조 사이트에 이식,이 모델은 인간에서 효과적으로 시나리오 되풀이되었습니다.
우리 연구실은 인간의 전립선 암 (PCA)의 소설 동소 이식 모델을 개발했다. PCA 데스 원발 종양에 의한 것이 아니라 별개 전이 형성 아니기 때문에, 효율적으로 예비 임상이 진행을 모델링하는 능력은 높은 값이다. 이 모델에서, 세포를 직접을 Balb / C 흉선 마우스에서 전립선의 복부 엽에 이식, 4 ~ 6 주 동안 진행 할 수 있습니다. 실험 종료시, 몇몇 뚜렷한 끝점은 크기 및 분자 특성화 일차 종양, 혈액 및 골수에서 순환 종양 세포의 존재 및 정량화, 및 폐로의 전이의 형성으로 측정 될 수있다. 엔드 포인트의 다양한 또한,이 모델은 세포의 능력을 공격하고 도주 차 기관을 입력하고 순환 시스템에서 살아 남기, 임플란트 및 보조 사이트에서 성장의 사진을 제공합니다. 이 모델은 전이를 측정하는데 효과적으로 사용되어왔다단백질 발현 양 변화뿐만 아니라 짧은 처리 시간에서 작은 분자 치료제에 대한 응답에 응답.
전립선 암 (PCA)은 남성에서 가장 일반적으로 암 진단, 미국 1에서 암 사망의 두 번째 주요 원인이다. PCA에서의 죽음은 기본 종양의 형성으로 인해 아니라, 전이의 형성이 아니라. 따라서, 환자의 전이의 방지 높은 중요하다. PCA의 마우스 모델은이 질병에 대한 중요한 생물학적 정보를 얻을 수있는 옵션의 다양성을 제공합니다.
PCA의 마우스 모델의 다양한 고유의 장점과 한계, 각각 존재한다. 인간 PCA의 빈도가 높은 반면, 천연 발생 PCA 암 3 전체적인 마우스의 동일한 자화율 불구 생쥐이 극히 드물다. 한 설치류 예외가 methylnitrosourea 테스토스테론 4의 유도를 통해 연령 12 개월에 90 %의 PCA의 속도를 달성 할 수 Lobund 위 스타 쥐 PCA의 개발이다. 이러한 이유로, 그러한 TRAMP 같은 모델 시스템을 유도모델 (마우스 전립선의 형질 전환 선암)가 일반적으로 사용된다. 부정 기선 모델은 전립선 특이 유전자의 발현을 유도하고 증식에서 림프 및 폐 전이 5-6 전립선 상피내 종양 (PIN)로, PCA의 정상적인 진행을 거쳐 수 있습니다. 이러한 모델은 완전 종양 진행의 범위뿐만 아니라 본래의 면역 시스템을 포함을 측정 할 수 있다는 이점을 제공한다. 그러나, PCA 개발의 기초가되는 분자 이벤트는 생쥐와 인간 사이에 다를 수 있으며, 마우스 및 인간 임상 연구 사이의 상관 관계는 변화를 보이고있다. TRAMP 전이 모델을 개발하기 위해 약 28 주간 필요로 예로서 추가로, 이러한 모델은 모두, 시간 소모적이다.
전이를 공부에서 자주 꼬리 정맥 또는 좌심실 주입 모델이 사용됩니다. 이 모델은 빠른 처리 시간의 혜택 및 추가 골 metastas의 존재를 측정 할 수있다특정 세포 라인과 조건을 사용하고 있습니다. 양 외 알. GFP 양성 PC3 세포의 피하 주사가 널리 뼈 전이 7 전파 될 수 있습니다, 그리고 꼬리 정맥과 intercardiac 주사는 또한 뼈 전이의 개발 8-9을 생성 한 것으로보고있다. 이 모델의 주요 제한은 전립선 자체에 존재하는 기본 종양의 부족과 관련이있다. 모델 순환으로 암 세포의 주입에 대한 의존, 이것은 전이성 캐스케이드의 전체 전반을 우회. 그것에 의해 생물학적으로 전이 변화의 중요한 측정하는 주요 기관을 통해 침입을 포함하여 초기 단계의 심사를 배제. 전이성 변환의 많은 규제가 직접적으로 초기 세포 침입에 영향을 미칩니다. 암세포가 보급되면, 클론 변화함으로써 생물학적 증가 크게 해로 전이성 캐스케이드에서 이른 단계는, 치료 적 표적에 대한 높은 우선 순위의 사이트를 구성알 다양성과 효과적인 치료 표적을 감소.
이러한 모델의 많은 한계에 응답하기위한 시도에서, 우리의 실험은 인간 PCA PC3-M 세포주 직접을 Balb / C 비 흉선 마우스의 전립선에 이식 된 인간 PCA의 동 소성 모델을 개발 하였다. 4-6주 후, 폐, 림프절 종양의 크기, 종양 세포 (의 CTCs)를 순환의 존재, 그리고 전이 모두 정량화 할 수있다. 우리는 효율적으로 인간의 PCA 전이 10를 억제하기 위해 4 '의 효능을 평가하기 위해 ,5,7-trihydroxyisoflavone (제니스테인)를이 모델을 사용하고 있습니다. 제니스 타인의식이 소비는 전립선 암 전이 및 사망 11-12 감소에 연결되어 있습니다 만, 이전에는 연구 결과는 제니스테인의 투여는 동물이나 사람에서 PCA의 전이를 변경할 수 있는지 여부를 결정 없었다. 이 연구에서 우리는 제니스테인과 치료가 크게 폐 전이의 수를 감소 것을 보여 주었다. 또한, 우리는 제니스테인의 알을 결정초점 유착 키나제 (FAK), P38의 미토 겐 활성화 단백질 키나제 (P38의 MAPK), 및 열 충격 단백질 27 (HSP27) 등의 기본 종양에서 몇 가지 중요한 프로 전이 단백질의 활성화와 표현을 여과해야.
이러한 결과는 병원에서 관측 맞습니다. 마우스로부터 얻어진 혈액을 사용하여, 우리는 정확하게 제니스테인의 혈중 농도를 측정 할 수 있었다 이러한 제니스 타인 일반식이 소비 인간의 수준과 유사한 것으로 관찰. 또한, 우리의 그룹에 의해 수행되는 단계 II 연구 결과 제니스 타인과 치료에 그 결정, 세포의 침윤과 전이와 관련된 유전자의 전립선 조직의 mRNA 발현의 감소를 경험 한 사람들은, 특히 메탈 타입 2 (MMP-2) 13 행렬.
우리는 또한 인간의 PCA 전이 14 차 종양에서 변형 된 유전자 제품의 표현의 효과를 평가하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다. 종양 suppressor의 endoglin는 TGFβ의 수퍼 패밀리의 구성원이며 Smad의 15 신호의 변경을 통해 체외에서 인간의 PCA 세포의 침입을 억제한다. 우리는 인간의 PCA 전이에 endoglin의 효과를 결정하기 위해이 연구를 확장했다. 안정 endoglin의 최저, 표현 세포 라인을 통해 벡터 제어 endoglin는 생쥐에 이식했다. Endoglin 넉다운 세포는 마우스의 38 %에서 최고 폐 전이의 개수뿐만 아니라 CTCs를 보여 주었다. 제어 벡터 이식 마우스는 마우스의 단지 18 % 적은 폐 마우스 당 전이와의 CTCs으로, 중간 반응을 보였다. 높은 endoglin 이식 생쥐의 폐 전이의 거의 완전한 억제와의 CTCs의 완전한 억제를 보여 주었다.
이들은이 기술이 응용 프로그램의 다양한 종류의 두 예입니다. 약물 발견으로부터, 분자 생물학 모델링 변화에,이 모델은 종양 성장 및 몰에 다양한 기능의 효과를 평가하는 높은 처리량 방법을 구비cular 변화의 CTCs의 존재, 그리고 폐와 림프절에서 뚜렷한 전이의 형성.
본 논문에서 우리는 인간의 PCA 전이의 새로운 쥐 모델을 제공합니다. 이 모델에서, PCA 인간 세포주 PC3-M은 orthotopically 4~6주 개발을 위해 허락을 Balb / C 마우스 흉선 및 전립선 종양에 직접 주입된다. 대표적인 결과 섹션에서, 우리는 마우스의 무게와 음식 소비, 종양의 크기와 무게, 종양의 분자 특성 및 폐에 서로 다른 전이의 형성을 포함하여 수집 할 수있는 데이터의 예를 보여줍니다. 또한, 추가 출력의 다양한 특정 연구 분야에 따라 공부하실 수 있습니다. 일례는 혈액 및 골수의 CTCs 존재이다. 의 CTCs는 상대적으로 드문 이벤트 (우리가 대조군의 약 5-20%에서의 CTCs을 준수)이기 때문에, 우리는이 실험에있는 5 개의 마우스 중 어느 것도 CTCs를 개발하지 놀라지 않았다. 우리의 실험실은 또한 핵 세포 형태를 측정하여 세포 접착의 변화를 결정하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다전립선 조직 10. 우리는 또한 Ki67과 전립선 암 (14)의 TUNEL 염색을 사용하여 기본 종양의 증식과 세포 자멸사 상태를 평가하기 위해이 모델을 사용하고 있습니다.
획득 될 수있는 데이터 출력의 다양한 이외에,이 모델은 두 단백질 발현의 변화뿐만 아니라 작은 분자 치료제의 효과를 결정하기 위하여 사용될 수있다. 인간 PCA 전이의 많은 자연과 유도 모델에 비해 4-6 주 이상 소요 시간이있다. 이러한 꼬리 정맥 또는 intercardiac 주입 모델로 높은 처리 시간을 가진 다른 모델은, 따라서 완전히 클리닉 전이성 폭포를 recapitulating하지, 아니 기본 종양의 제한이 있습니다. 우리의 모델에서 종양 세포가 기원의 주요 사이트를 탈출 입력하고 순환 시스템을 생존 및 보조 사이트에 이식해야합니다. 이 단백질 발현의 치료 적 개입 또는 변경이 효과를 제공 할 수하는 단계를 추가로 제공합니다. ADDI맞으면 서, 기본 종양의 존재는 루시 페라 기반 IVIS 16-17로 새로운 이미징 기술을이 모델의 쉬운 응용 프로그램에 대한 허용해야합니다.
이 모델의 장점의 다양한에도 불구하고, 고려해야 할 몇 가지 제한 사항도 있습니다. 연구의 증가는 종양 미세 환경과 전이 (18)의 개발에 면역 시스템의 중요성을 보여준다. 이 모델에서 기인 흉선 짐승의 사용량으로, 면역 시스템의 효과를 평가하는 기능은 할 수 없습니다. 두번째 제한은 PC3-M 세포의 안드로겐 응답의 부족이다. PCA의 초기 진단에, 환자는 종종 첫 번째 라인 치료로 남성 호르몬 치료를 받게 될 것이다. 그러나, 환자는 결국 안드로겐 저항하는 종양이 다시 성장을 시작합니다 될 것입니다. PC3-M 세포는 안드로겐 수용체 결여,이 모델은 포스트 – 안드로겐 내성 C에 대한 약물 치료 또는 단백질 변조의 효과를 측정ancer. 이 제한이지만, 안드로겐 응답 PCA는 현재 잘 관리하고 효과적인 치료의 다양한 옵션을 가지고 있으며, 따라서 안드로겐 저항하는 암 연구보다 눈에 띄게되고있다. 또한이 모델은 특히 마우스의 변화에 마우스를 최소화 마우스의 근친 변형을 사용합니다. 그러나,이 균주는 병원에이 데이터를 외삽 할 때주의해야한다, 따라서 신경, 특정 단백질 또는 작은 분자에 특히 반응 할 수있다.
이 모델은 4 ~ 6 주 빠른 처리 시간의 약물 효능의 효과적인 측정을 제공하지만, 이것은 고려의 장기 약물 투여 효과를 가지고하지 않을 수 있습니다. 많은 현재 치료에 장기간 노출 후, 환자는 약물 내성 암 몇 년 후 치료를 반환 할 수 있습니다. 이 기술의 급속한 턴어라운드는 치료에 저항이되는 종양의 능력을 효과적으로 모델링을 허용하지 않는다. 그러나,이 전의 변조periment, 치료 내성 인간 전립선 암 세포가 주입 될 수 있고, PCA 종양 성장 및 전이를 막는 제 2 세대의 치료의 효과는 모델링 될 수있다. 그룹은 시간이 지남에 기본 종양의 분자 변화를 연구하기 위해 시도하는 경우 또한, 이러한 부정 기선 모델로 장기 모델은 가능성이 그 연구에 더 효과적 일 것입니다.
이 모델의 또 다른 한계는 림프절 및 동물의 폐 전이에 대한 고유의 확산이다. 인간의 따뜻한 부검 연구 (19)에 의해 설명 된대로 이러한 사이트 모두, 전이의 빈도 및 임상 관련 사이트입니다. 그러나 임상 적으로 뼈 전이는 인간의 PCA의 눈에 띄는 기능을 구성하고, 따라서이 recapitulating 모델은 관심입니다. 불행하게도, 이러한 꼬리 정맥, intercardial 주입, 또는 직접 주입하지 않고 뼈 전이를 보여주는 매우 적은 모델로, 마우스 모델에서 요점을 되풀이하기가 어렵습니다뼈 20. 뼈에 타겟팅 키 실험 중요하다 따라서 경우, 다른 모델이 더 효과적 일 수있다. 그러나,이 모델은 골수 종양 세포 순환의 형태로 뼈에 트래픽의 일부 측정을 제공 않는다.
이러한 한계에도 불구하고,이 기술은 인간의 PCA의 강력한 모델입니다. 짧은 처리 시간에서 원발 종양뿐만 아니라, 전이성 형성에 모두 효과를 측정 할 수있는 능력은 다양한 애플리케이션을 제공한다. 이 모델에서 세포가 차 기관을 탈출 입력하고 혈류에서 생존 및 보조 사이트에서 임플란트, 인간의 과정을 recapitulating해야합니다. 기본 종양의 분자 특성의 추가 측정, 세포 형태의 변화 및 순환 종양 세포의 존재는 하나의 모델에서 정보의 광범위한 숨을 제공합니다. 이 절차는 약물 발견의 맥락에서뿐만 아니라 종양 생물학의 변화를 연구하는 모두 사용될 수있다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 RCB, CA122985 및 전립선 SPORE CA90386, 및 JMP, NIH T32 AG000260 "연령과 관련된 질환의 신약 개발 교육", 그리고 월터 S. 그리고 루시엔으로 건강 (NIH)의 국립 연구소에서 교부금에 의해 지원되었다 노스 웨스턴 대학의 생명 과학 드리 대학원 프로그램. 우리는 또한 노스 웨스턴 대학에서 마우스 표현형 및 조직학 연구소 병리 핵심 시설을 감사드립니다.
Equipment | |||
1 ml Syringe, Tuberculin, Slip-Tip | Becton Dickinson | 309659 | |
23 G 3/4 Precison Glide Needle | Becton Dickinson | 305143 | |
30 G 1/2 Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305106 | |
Alcohol Wipes | Triad | 10-3001 | |
Autoclip Applier, 9mm, Stainless Steel | Becton Dickinson | 427630 | |
Clips, 9mm | VWR | 15431-673 | |
Convertors Polyline Towel (Sterile) | Cardinal Health | 3520 | |
Cotton-Tipped Applicators, 6 inch, Sterile, Wooden Shaft | Fisher | 23-400-125 | |
Curad Sterile Cotton Balls | VWR | 500043-544 | |
Derf Needle Holder, Integra Miltex, 121 mm (4 3/4″) | VWR | 95039-192 | |
Duraprene SMT Sterile Neoprene Powder-Free Surgical Gloves | Cardinal Health | 2D72PN70 | |
Germinator 500 | Cell Point Scientific | SN 7030 | |
Kendall Monojet Needles, 1/2 cc syringe with permanent 28 G 1/2 needle | Tyco | 1180528012 | |
Medium Heating Pad | VWR | 100229-094 | |
Merit Iris Scissors, Sklar, 11.4 cm (4 1/2″) | VWR | 94000-000 | |
Metric/English Vernier Caliper | VWR | 19155-057 | |
PDS*11 Violet Monofilament Sutcher 4-0, 27″ | Ethicon | Z304H | |
VetEquip Inhalation Anesthesia System | Contact Your Animal Facility for Availability | ||
VWR Premium Tissue Cassettes | VWR | 18000-010 | |
VWR Specimen Forceps, Serrated, Straight, 114 mm (4 1/2″) | VWR | 82027-440 | |
Reagents | |||
Betadine Surgical Scrub | Fisher Healthcare | 19-027132 | |
Buprenex | Controlled Substance – Obtain from Animal Facility | ||
Dako DAB + Chromagen | Dako | K3468 | |
Dako Envision + System HRP-Labeled Polymer, Anti-Rabbit | Dako | K4003 | |
Dako Envision Kit Protein Block | Dako | X0909 | |
Formalin | VWR | 95042-908 | |
GFP Antibody | Invitrogen | A11122 | |
Hematoxylin | Mayer | MH580-2.5L | |
Meloxican | Obtain from Animal Facility | ||
Nembutal | Controlled Substance – Obtain from Animal Facility | ||
Rneasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74104 | |
Sterile Saline | Obtain from Animal Facility | ||
Taqman Reverse Transcription Reagents | Life Technologies | N8080234 | |
TaqMan Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4304437 | |
Trizol | Invitrogen | 10296 |