We describe a non-invasive animal imaging platform that allows the detection, quantification, and monitoring of ovarian cancer growth and recurrence. This intra-peritoneal xenograft model mimics the clinical profile of patients with ovarian cancer.
上皮性卵巢癌是美国最致命的妇科恶性肿瘤。虽然患者初步护理,包括减瘤手术和化疗联合组成的铂类和紫杉类化合物的现行标准做出反应,患者近90%在几年内复发。在这些患者中化疗耐药性疾病的发展限制了目前可用的化疗药物的效果,因此有助于高死亡率。发现新的治疗方案,能针对复发性疾病,适当的动物模型,密切模仿患者的复发性卵巢癌的临床资料是必需的。监测腹腔(IP)的疾病所面临的挑战限制了IP模式,因此大多数移植建立皮下。我们已经开发了一种灵敏的光学成像平台,允许检测和ip肿瘤块的解剖位置。该平台包括的U本身光学记者,从可见光范围到近红外线,从而在与2维X射线共登记组合可提供的分子信号解剖位置延伸。检测是通过使用旋转系统,用于驱动所述动物到多个角位置为360度成像,允许肿瘤不在单一方向可见的标识显著改善。该平台提供了一个独特的模型,以非侵入性地监测肿瘤的生长和评估的用于预防或治疗的复发性卵巢癌的新治疗方法的功效。
动物模型是在生命科学研究不可或缺的工具。在癌症特别是,从动物研究获得的数据提供给发起的新的诊断或治疗应用在人类1-3的测试所需的必要信息。动物模型实体癌是古典建立皮下,因为它提供了一种简单的方法来测量肿瘤负荷和评估治疗效果,而不必牺牲动物。的确,腹膜内(IP)的模型要求的动物被处死,以检测和测量肿瘤的生长的任何变化。然而,对于的ip癌症如卵巢癌,正交各向异性模型提供研究疾病在其适当的环境4-6的优点。对于这样的模型是在抗肿瘤活性的评价使用的,非侵入性的成像方法需要开发允许在活体小鼠的ip肿瘤负荷的定量。
在一个主要挑战使用IP动物模型是精确通过体检量化肿瘤负荷的难度。 IP肿瘤的精确定量通常需要被牺牲解剖小鼠。这种方法需要使用大量的动物,这会在不同的时间点被牺牲掉。除了成本,它引入了高数据变异由于每只动物中固有的变化。非侵入性的体内光学成像提供了更合适的方法来监测活小鼠中的ip肿瘤负荷。
几个非侵入性的成像方法目前被用于临床前研究的肿瘤生长和治疗反应的监测。这些包括计算机断层扫描(CT),超声(US),磁共振成像(MRI),正电子发射断层扫描(PET)和光学成像,如荧光和生物发光7-12。 CT是结合X射线和COMPUT传输成像过程呃技术。它产生的高能量光子,穿过体具有不同速度的检测光束的横截面图像。美国是一种类型的反射图像,该发送高频率声音,以被反射的不同速度取决于组织的密度和由计算机识别,以产生视觉图像体内产生的声波。 MRI和PET是使用磁性能和核的颗粒,分别产生图象发射的成像模态。核磁共振产生强大的磁场诱导细胞产生自己的无线电频率,这被用来创建一个图像,而PET需要一个敏感照相机来检测给药标记的2-fluorodeoxy-D-葡萄糖7,9,11的放射性。最后,光学成像是基于生物发光或荧光报告或探头9,12的发射光的检测。
在这份报告中,我们描述了使用荧光,它提供几个优于其它类型的成像模态的。用荧光成像,细胞可以是遗传改造以表达荧光蛋白不断而不需要另外的衬底或结扎基于探针,这是必要的用于生物发光和磁共振成像,分别的。荧光记者通常还表示较亮的信号从而允许使用较不敏感的检测方法8,12的。此外,与荧光成像,它能够检测肿瘤大于1厘米,这是不可能实现的CT 7-9小。最后,相对于生物发光,荧光信号并不需要有氧环境,因此该信号不限于缺氧环境中,这通常是在大的肿瘤13的芯存在。
然而,正如任何其他的技术,基于荧光的成像方法有其缺点。其中之一是町无力网元产生的低能光子穿透到足够的深度。因此,为了最小化的扩散组织的光子的动物应以不同的角度进行成像的量。我们描述了一个协议来建立IP卵巢癌裸鼠移植瘤和肿瘤的IP监控,通过旋转提供整个动物成像的方法。转子角鼠标特定的和可重复的位置降低,往往在光源和检测器之间发生的组织的干扰。这优化了较小的肿瘤可能被遗漏的可视化。
我们描述了一个协议来建立模仿观察患者的临床资料的知识产权人卵巢癌动物模型。此外,我们描述了使用该地址2D成像的灵敏度限制动物的旋转的装置。两者合计,这些技术可以作为平台来发现新的化合物,可以靶向化疗耐药卵巢癌复发。此外,这样的模型可以用来了解癌症复发和进展的生物学特性。
由于它的腹膜后位置,早期的ip卵巢癌异种移植物是几乎不可能通过物理检查鼠标来检测。在大多数情况下,一旦发病可触及的肿瘤负荷是已经显著,因此限制了治疗效果的评价。利用荧光标记的细胞可以让我们实时评估,从而确定最佳时间,开始吨设立知识产权肿瘤reatment。用类似的方法,荧光标记的异种移植物允许监测治疗反应。应当指出超时但是那的ip肿瘤更深超过1厘米通常检测不到的,不论记者系统。
使用人卵巢癌干细胞14,15,17,22的产生模仿的患者中观察到的临床信息异种移植物。作为一个主要的疾病,该模型是响应于紫杉醇但停止治疗最终导致化疗耐药复发性疾病。通过子宫角在协议部分指定的密度引入的细胞通常会导致有一些腹膜种植,因此模仿早期疾病10天内卵巢肿瘤。使用荧光标记的细胞使我们能够评估在实时并因此确定的最佳时间开始治疗建立的ip肿瘤。用类似的方法,荧光标记的异种移植物允许监测ö˚F对治疗的反应。如果其它类型的癌症细胞系的使用,卵巢或其他,这是可能的,这种信息可能不被观察到。当SKOV3被用于例如,已经报道,在初始的ip肿瘤已经抗性23。然而,如果标记报告如荧光和ip,疾病可以遵循在实时性。
如果其他荧光报告的情况下,与对照(无肿瘤)的动物进行初始成像是非常重要的。这将允许成像协议的优化,以实现对信号比率的最佳背景。根据我们的经验,裸鼠体内通常有较高的背景下,当使用GFP采集设置成像。
重要的是,细胞注入子宫内都在单个悬架,以避免在子宫建立肿瘤。还有一点很重要,以避免刮伤子宫上皮细胞层,这也方便了癌细胞的植入在子宫s,从而产生一个帧内子宫肿瘤,而不是一个IP疾病。此外,在数据分析中,它设置伽玛值为1。这确保了图像的强度为线性,并允许图像之间的比较是重要的。
在采集MARS的图像,重要的是确保可折叠鼻锥的管很端是在鼻锥凹部是很重要的。鼻锥充当联系点鼠标,因此,需要用于获得精确校准的角度。对于更长的成像方案( 即长于1小时),注射100微升无菌生理盐水皮下注射,以帮助防止脱水。应保持动物的体温用暖空气通过该系统流在约37℃。 MARS的系统的一个限制是,只有一只动物可以同时进行成像以每只动物约1小时,总的运行时间。
总之,我们描述了ESTablishment的动物模型,该模型密切模仿卵巢癌,原发性和复发性疾病。该模型可用于评价新的诊断或治疗方法的功效。
The authors have nothing to disclose.
这项研究是由美国国立卫生研究院资助RO1CA118678和RO1CA127913支持,由金沙家庭基金会,以及发现治愈方案。
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
RPMI 1640 media | GIBCO, by Life Technologies | 23400-021 | |
fetal bovine serum | Gemini Bioproducts | 100-106 | |
T75 cell culture flasks | Corning | 430641 | |
PBS | Life Technologies | 10010-023 | |
Trypsin | GIBCO, by Life Technologies | 25300-054 | |
Isoflurane | Butler Schein | NDC 11695-6776-1 | |
Alcohol pads | Fischer Scientific | 06-669-62 | |
1 ml syringe | Becton Dickinson | 309602 | |
25 gauge needle | Becton Dickinson | 305122 | |
synthetic absorbable suture | Covidien | SL-636 | |
tissue adhesive | Vetbond | 1469SB | |
surgical scissors | VWR | 82027-584 | |
surgical forceps | VWR | 82027-386 | |
hemostat | VWR | 82027-422 | |
Paclitaxel | Hospira, Inc. | NDC 61703-345-50 | |
Ibuprofen | Walgreens | Children's Ibuprofen 100 (100 mg/5ml) | |
Puralube Vet ointment | Pharmaderm | ||
In vivo MS FX PRO | Bruker Corporation | ||
MI software | Bruker Corporation | ||
athymic nude mice | Harlan |