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.
上皮性卵巣癌は、米国で最も致命的な婦人科悪性腫瘍である。患者は当初、外科減量および白金及びタキサン化合物からなる多剤併用化学療法からなる現在の標準治療に反応するが、患者のほぼ90%が数年以内に再発する。これらの患者において化学療法抵抗性の疾患の発症は、現在利用可能な化学療法剤の有効性を制限し、したがって、高い死亡率に寄与する。再発性疾患を標的とすることができる新たな治療選択肢を発見するために、密接に再発卵巣癌患者の臨床プロフィールを模倣する適切な動物モデルが必要である。腹腔内(ip)に疾患を監視する課題は、腹腔モデルの使用を制限し、したがって、ほとんどの異種移植片を皮下に確立されている。私たちは、検出およびIP腫瘍塊の解剖学的位置を可能にする高感度光学イメージングプラットフォームを開発しました。プラットフォームは、Uが含まれて2次元X線の同時登録と組み合わせて分子シグナルの解剖学的位置を提供することができる近赤外、可視光領域から伸びる光学レポーターの本質。検出は、かなり単一の向きで表示されていない腫瘍の同定を可能にする、360度の画像化のための複数の角度位置に動物を駆動回転システムを使用することによって改善される。このプラットフォームは、非侵襲的にモニタ腫瘍増殖にユニークなモデルを提供し、再発性の卵巣癌の予防または治療のための新規治療法の有効性を評価する。
動物モデルは、ライフサイエンス研究における不可欠なツールです。癌では特に、動物実験から得られたデータは、ヒト1-3新規の診断または治療用途のテストを開始するために必要な情報を提供する。それは、動物を犠牲にすることなく、全身腫瘍組織量を測定し、治療効果を評価するための容易な手段を提供するように、固形癌の動物モデルは、古典的に皮下に確立されている。実際に、腹腔内(ip)にモデル動物は、腫瘍増殖の変化を検出し、測定するために犠牲にされることを必要とする。ただし、IP癌、卵巣癌のために、直交異方性のモデルは、その適切な環境4-6の病気を研究する利点を提供する。このようなモデルは、抗腫瘍活性の評価に有用であるために、非侵襲的画像化法は、生きたマウスにおける腹腔内腫瘍量の定量化を可能にするように開発される必要がある。
における大きな課題腹腔動物モデルの使用は、正確に身体検査によって腫瘍負荷を定量することが困難である。腹腔腫瘍の正確な定量は、通常は解剖のために犠牲にしなければマウスを必要とします。このアプローチは、異なる時点で屠殺される動物の数が多い、の使用を必要とする。コストに加えて、各動物内の固有の変動に起因する高いデータ変動性を導入する。 インビボ光学イメージングにおける非侵襲生きたマウスでip腫瘍負荷を監視するためのより多くのフィッティングアプローチを提供します。
いくつかの非侵襲的イメージング法は、現在、腫瘍増殖および治療応答をモニターするための前臨床研究で使用されている。これらは、蛍光および生物発光7-12としてコンピュータ断層撮影(CT)、超音波(US)、磁気共鳴画像法(MRI)、陽電子放出断層撮影(PET)、および光学イメージングを含む。 CTは、X線及びcomputを組み合わせた透過イメージングプロセスであるER技術。それは、異なる速度で身体を通過する高エネルギー光子の検出ビームの断面画像を生成する。 USは高周波組織密度に応じて異なる速度で反射され、可視画像を生成するためにコンピュータによって認識される音波を生成する身体に聞こえる送信し、反射画像の種類である。 MRI及びPET画像を生成するために、それぞれ、磁気エネルギー、核粒子を用いる発光イメージングモダリティである。 PETは投与標識2-fluorodeoxy -D-グルコース7,9,11の放射能を検出するために感度カメラを必要とするMRI画像を生成するために使用される独自の無線周波数を生成するために細胞を誘導する強力な磁場を生成する。最後に、光学イメージングは、生物発光または蛍光レポーターまたはプローブ9,12の放出光の検出に基づいている。
本稿では、その申し出、蛍光の使用を記載イメージングモダリティの他のタイプよりいくつかの利点。蛍光イメージングでは、細胞は、遺伝的に、それぞれ基板または生物発光および磁気共鳴イメージングのための前提となるライゲーションベースのプローブの添加を必要とせずに常に蛍光タンパク質を発現するように操作することができる。蛍光レポーターは、典型的には、このようにして感度が低い検出方法8,12の使用を可能に明るいシグナルを発現する。また、蛍光イメージングでは、CT 7-9で達成可能ではない、1センチより小さい腫瘍を検出することができる。最後に、生物発光とは対照的に、蛍光シグナルは、好気的環境を必要とせず、したがって、信号は、通常、大きな腫瘍13のコアで発生している低酸素環境に限定されるものではない。
しかし、他の技術として、蛍光ベースのイメージング法は、その欠点を有している。の一つは、町のできないことである十分な深さまで浸透するね生成された低エネルギーの光子。したがって、拡散組織光子の量を最小限にする動物は、異なる角度で撮像されるべきである。私たちは、ヌードマウスにおける腹腔卵巣癌と回転によって動物全体像を提供するIP腫瘍監視のためのアプローチを確立するためのプロトコルを記述します。回転子は、多くの場合、光源と検出器との間に生じる組織の干渉を減少させる特異的かつ再現可能な位置にマウス角度。これはそうでなければ見逃しても小さな腫瘍の可視化を最適化する。
我々は、患者において観察された臨床プロファイルを模倣腹腔ヒト卵巣癌の動物モデルを確立するためのプロトコルを記述している。さらに、我々は、2D画像の感度限界に対処する動物回転装置の使用を記載している。まとめると、これらの技術は、化学療法抵抗性の再発卵巣癌を標的とすることができる新規化合物を発見するためのプラットフォームとしての役割を果たすことができる。さらに、このようなモデルは、癌の再発および進行の生物学を理解するために使用することができる。
、その後腹膜の場所に、初期段階のIP卵巣癌異種移植片は、物理的にマウスを調べることによって検出することはほとんど不可能である。多くの場合、疾患は触診することができたら、腫瘍負荷は既に顕著であるので、治療効果の評価を制限する。蛍光標識された細胞の使用は、私たちはリアルタイムでip腫瘍の確立を評価することができ、その結果、トンを開始する最適な時間を特定するreatment。同様に、蛍光標識された異種移植片は、治療反応のモニタリングを可能にする。それは指摘アウトする必要がありますしかし、そのIPが深い1cm未満に関わらずレポーターシステムの典型的には検出されない腫瘍が含まれる。
ヒト卵巣がん幹細胞14,15,17,22の使用は、患者において観察された臨床プロファイルを模倣する異種移植片を生成する。原疾患としては、モデルは、パクリタキセルに応答するが、治療の中止は、最終的には化学療法抵抗性再発性疾患につながる。プロトコルセクションに指定された密度で子宮角を通して細胞を導入することは、通常数腹膜インプラントで10日以内に卵巣腫瘍になり、したがって、模倣早期疾患。蛍光標識された細胞の使用は、私たちはリアルタイムでip腫瘍の確立を評価することができ、結果的に治療を開始するための最適な時間を特定する。同様に、蛍光標識された異種移植片は、監視oをを可能に治療に対するfの応答。癌細胞株の他のタイプの卵巣、またはそうでなければ使用している場合は、このプロファイルが観察されない可能性がある。 SKOV3は、例えば使用される場合、初期腹腔内腫瘍はすでに23耐性であることが報告されている。それにもかかわらず、例えば、蛍光、腹腔内、疾患などのレポーターで標識された場合には、リアルタイムで追跡することができる。
他の蛍光レポーターが使用される場合、コントロール(非腫瘍)動物と初期画像化を行うことが重要である。これは、撮影プロトコルの最適比をシグナリングするための最良のバックグラウンドを達成することを可能にする。 GFP取得設定を使用して画像化されたときに我々の経験では、ヌードマウスは、典型的には、高いバックグラウンドを持っている。
これは、子宮内注入された細胞は、子宮の腫瘍の確立を回避するために、単一の懸濁液中にあることが重要である。また、癌細胞の生着を促進する子宮上皮層を傷つけないことも重要である子宮中のSは、このように子宮内腫瘍の代わりに、腹腔疾患を生産。また、データ解析時には、これは、画像の強度が直線的であることを保証し、画像間の比較を可能にする1にガンマ値を設定することが重要である。
MARS画像の取得中には、折りたたみ可能なノーズコーンのチューブ入り端はノーズコーン凹部にあることを確認することが重要です。ノーズコーンは、マウスの窓口として機能するので、正確に較正された角度を得るために必要とされる。長いイメージングプロトコル( つまり、1時間以上)の場合は、脱水を防ぐために滅菌生理食塩水を皮下に100μlを注入。動物の体温は約37℃でシステムを通って流れる温風を使用して維持されるべきである。 MARSシステムの制限は、1つの動物は動物当たり約1時間の合計実行時間を一度に撮像することができることである。
結論として、我々は、ESTを記述する密接に卵巣癌、プライマリおよび再発性疾患を模倣する動物モデルのablishment。このモデルは、新規の診断または治療法の有効性を評価するために用いることができる。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、プログラムを治すためにサンズファミリー財団、ディスカバリーによって、NIHの助成金RO1CA118678とRO1CA127913によってサポートされていました。
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 |