Implantation und Überwachung eines orthotopischen Modells des menschlichen Pleuralmesothelioms bei athymischen Mäusen durch PET/CT
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 3-mice bed | Minerve | bed for mice imaging | |
| Athymic Nude-Foxn1n nu/nu | Envigo, Huntingdon, UK | 6907F | immunodeficient mouse |
| Betadine | Mundipharma Medical Company, CH | 111131 | polyvidone iodine solution |
| Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 14190094 | Buffer for cell culture |
| Fetal bovine serum (FBS) | PAA Laboratories, Pasching, Austria | A15-101 | cell culture medium supplement |
| Insulin syringes | BD Biosciences, San Jose, CA, USA | 324826 | syringe for cell injection |
| Penicillin/Streptomycin | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 15140122 | antibiotics for cell culture medium |
| RPMI 1640 | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 61870010 | basal cell culture medium |
| Temgesic (Buprenorphin 0.3 mg/mL) | Alloga SA, CH | 700320 | opioid analgesic product |
| Triumph PET/SPECT/CT | Trifoil, Chatsworth, CA, USA | imaging equipment | |
| Trypsin | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 25050014 | enzymatic cell dissociation buffer |
| Virkon S 2% | Milian, Vernier, CH | 972472 | disinfectant |
| Vivoquant | Invicro, Boston, MA, USA |
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