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.
Раком яичников является самым смертоносным гинекологическое злокачественное в Соединенных Штатах. Хотя пациенты изначально реагировать на нынешний стандарт медицинской помощи, состоящей из хирургической циторедукция и комбинированной химиотерапии, состоящей из платины и таксановых соединений, почти 90% пациентов повторяются в течение нескольких лет. У этих больных развитие заболевания химиорезистентных ограничивает эффективность имеющихся в настоящее время химиотерапевтических агентов и, следовательно, способствует высокой смертностью. Чтобы обнаружить новые варианты терапии, что может нацелены рецидив заболевания, соответствующие модели на животных, что тесно имитируют клинический профиль больных с рецидивами рака яичников необходимы. Задача в мониторинге внутрибрюшинную (IP) болезнь ограничивает использование моделей IP и, таким образом, большинство ксенотрансплантаты устанавливаются подкожно. Мы разработали чувствительный оптический платформу визуализации, который позволяет обнаруживать и анатомическое расположение опухолевой массы ф. Платформа включает в себя USE оптических репортеров, которые простираются от диапазона видимого света до ближнего инфракрасного излучения, который в сочетании с 2-мерного рентгеновской со-регистрации может обеспечить анатомической локализации молекулярных сигналов. Обнаружение значительно улучшается за счет использования системы вращения, что приводит к животному нескольких угловых положениях для 360 градусов изображений, что позволяет идентифицировать опухоли, которые не видны в одной ориентации. Эта платформа предоставляет уникальную модель неинвазивного роста опухоли мониторинг и оценку эффективности новых методов лечения для профилактики или лечения рецидивирующего рака яичников.
Животные модели незаменимыми средствами в жизни научных исследований. При раке особенно, данные, полученные из исследований на животных обеспечивают необходимую информацию, необходимую для начала тестирование новых диагностических или терапевтических целях у человека 1-3. Животные модели для солидных раков в классическом создана подкожно, как это обеспечивает легкий способ для измерения опухолевой и оценить эффективность лечения без необходимости жертвовать животных. В самом деле, внутрибрюшинным (IP) модели требуют, что животные в жертву, чтобы обнаружить и измерить любые изменения в росте опухоли. Тем не менее, в случае рака ИС, рака яичников, ортотропные модели имеют то преимущество, изучая заболевание в его надлежащем среды 4-6. Для такой модели, чтобы быть полезным в оценке противоопухолевой активности, неинвазивные методы визуализации должны быть разработаны, что позволит количественно оценить опухолевой IP в живых мышей.
Одна из основных задач вИспользование IP-моделях на животных, является трудность в точно количественного опухолевой медицинский осмотр. Точная количественная оценка ИС опухолей обычно требуют мышей, которые будут принесены в жертву для вскрытия. Этот подход требует использования большого количества животных, которые были бы в жертву в различные моменты времени. В дополнение к стоимости, он вводит высокую изменчивость данных из-за присущих вариаций в пределах каждого животного. Неинвазивная в естественных оптических изображений обеспечивает более подходящий подход для мониторинга IP-опухолевой в живых мышей.
Несколько неинвазивные методы визуализации в настоящее время используются в доклинических исследований для мониторинга роста опухоли и терапевтических ответов. К ним относятся компьютерная томография (КТ), ультразвуковое исследование (США), магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), и оптических изображений, таких как флуоресценции и биолюминесценции 7-12. КТ является процессом визуализации передачи объединения рентген и Computэ технологии. Он производит сечение образ обнаруженных лучей высоких энергий фотона, который проходит через тело с разной скоростью. США является одним из видов отражения образа, который посылает высокочастотные звуки в организме создания звуковых волн, которые отражаются с разной скоростью в зависимости от плотности ткани и распознается компьютером, чтобы произвести визуальный образ. МРТ и ПЭТ являются методами визуализации выбросов, использующие магнитную энергию и ядерные частицы, соответственно для получения изображения. МРТ создает сильное магнитное поле, которое индуцирует клетки производить свои собственные радиочастоты, которые используются для создания образа в то время как ПЭТ требует чувствительная камера для обнаружения радиоактивности вводимого с надписью 2-fluorodeoxy-D-глюкозы 7,9,11. Наконец, оптических изображений основано на обнаружении излучения света биолюминесцентного или флуоресцентных зондов репортеров или 9,12.
В этом докладе мы описываем использование флуоресценции, которые предлагаетнесколько преимуществ по сравнению с другими типами методов визуализации. С флуоресцентной томографии, клетки могут быть генетически сконструированы для экспрессии флуоресцентных белков постоянно без необходимости добавления субстрата или лигирования основе зондов, которые являются необходимым условием для биолюминесценции и магнитно-резонансной томографии, соответственно. Флуоресцентные Журналисты также обычно выражают более яркий сигнал таким образом, что позволяет использовать менее чувствительный метод обнаружения 8,12. Кроме того, с визуализации флуоресценции, можно обнаружить опухоли меньшего размера, чем 1 см, что не может быть достигнуто с CT 7-9. Наконец, в отличие от биолюминесценции, сигнал флуоресценции не требует аэробной среды и, следовательно, сигнал не ограничен в гипоксических условиях, которые обычно встречающихся в ядрах крупных опухолей 13.
Тем не менее, как и любой другой технологии, способы визуализации, основанные на флуоресцентный имеют свои недостатки. Одним из которых является неспособность макиNE-генерируется низкие энергетические фотоны проникать на достаточную глубину. Таким образом, чтобы свести к минимуму количество фотонов диффузионных тканей животных следует изображаемых под разными углами. Мы опишем протокол о создании рака яичников IP в голых мышей и подход к ИС мониторинга опухоли, которая обеспечивает визуализаацию животных путем ротации. Ротатор углы мыши к конкретным и повторяемых позиций уменьшением помех ткани, что часто происходит между источником света и детектором. Это оптимизирует визуализацию мелких опухолей, которые в противном случае могут быть упущены.
Мы опишем протокол для установления IP человеческого рака яичников животную модель, которая имитирует клиническую профиль наблюдаемый у пациентов. Кроме того, мы опишем использование в ротации устройства животного, которая учитывала бы ограничение чувствительности 2D изображений. Взятые вместе, эти методы могут служить в качестве платформы, чтобы открыть новые соединения, которые могут ориентироваться химиорезистентных рецидив рака яичников. Кроме того, такая модель может быть использована, чтобы понять биологию рецидива рака и прогрессии.
Благодаря своей забрюшинного расположения, ранней стадии IP яичников ксенотрансплантаты рака почти невозможно обнаружить физически исследовать мышь. В большинстве случаев, когда болезнь можно пропальпировать, бремя опухоли уже значительное, и поэтому ограничивает оценку эффективности лечения. Использование флуоресцентно меченых клеток позволяет оценивать создание опухоли внутрибрюшинно в реальном времени и, следовательно, определение оптимального времени, чтобы начать тreatment. Аналогичным образом, меченных флуоресцентными ксенотрансплантатов позволить мониторинг реакции на лечение. Следует отметить, однако, что из IP опухоли глубже, чем на 1 см, как правило, не обнаруживается независимо от репортерной системы.
Использование человеческих рака яичников стволовых клеток 14,15,17,22 генерирует ксенотрансплантаты, которые имитируют клинического профиля наблюдается у пациентов. В качестве первичного заболевания, модель реагирует на паклитаксела, но прекращение лечения в конечном итоге приводит к химиорезистентных рецидива заболевания. Представляя клетки через рога матки при плотности, указанных в разделе протокола, как правило, приводит к опухоли яичников в течение 10 дней с несколько брюшины имплантатов, и, следовательно, имитирует ранней стадии заболевания. Использование флуоресцентно меченых клеток позволяет нам оценить создание опухоли интеллектуальной собственности в режиме реального времени и, следовательно, определение оптимального времени для начала лечения. Аналогичным образом, меченных флуоресцентными ксенотрансплантатов позволить мониторинга Oе ответ на лечение. Если другие типы линий раковых клеток используются, яичников или иным образом, не исключено, что этот профиль может быть не наблюдалось. Когда SKOV3 используется, например, было сообщено, что начальные опухоли IP уже устойчивы 23. Тем не менее, если помечен репортерной такие как флуоресценции, IP, болезнь может следовать в режиме реального времени.
Если используется другой флуоресцентный репортер, важно, чтобы выполнить начальное изображений с контролем (без опухоли) животного. Это позволит оптимизации протокола изображения для достижения наилучшего фона соотношение для сигнала. По нашему опыту, голые мыши, как правило, имеют высокий фон, когда изображается с помощью настроек приобретение GFP.
Важно, что клетки вводят внутриматочное которые в суспензии отдельных чтобы избежать создание опухолей в матке. Важно также, чтобы не поцарапать матки эпителиальный слой, который также облегчает приживление раковой клеткиы в матке таким образом производя внутриутробной опухоль, а не одно заболевание IP. Кроме того, в процессе анализа данных, важно, чтобы установить значение гаммы до 1. Это гарантирует, что интенсивность изображений является линейным и дает сравнение между изображениями.
Во время приобретения MARS изображений, важно, чтобы гарантировать, что камерная конец складной головная часть находится в углублении головная часть. Головная часть служит точкой контакта для мыши и, следовательно, требуется для получения точно откалиброванных углов. Для более длинных протоколов изображений (т.е. более 1 часа), вводят 100 мкл стерильного физиологического раствора подкожно, чтобы помочь предотвратить обезвоживание. Температура тела животного должны быть сохранены с помощью теплого воздуха протекает через систему при температуре приблизительно 37 ° С. Ограничением системы MARS является то, что только одно животное могут быть отображены одновременно с общим временем выполнения от около 1 часа на одно животное.
В заключение мы опишем ESTablishment животной модели, которые тесно имитирует рака яичников, начальную и рецидив заболевания. Эта модель может быть использована для оценки эффективности новых диагностических или терапевтических методов.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано NIH грантов RO1CA118678 и RO1CA127913, по пески Family Foundation, и Открытия вылечить программу.
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 |