Metastasis plays a profound role in the virulence of cancer, accounting for an estimated 90% of deaths. We report a protocol for a metastatic melanoma model in mice that is useful for determining the efficacy of therapeutic agents against this clinical phenomenon.
Approximately 90% of human cancer deaths are linked to metastasis. Despite the prevalence and relative harm of metastasis, therapeutics for treatment or prevention are lacking. We report a method for the establishment of pulmonary metastases in mice, useful for the study of this phenomenon. Tail vein injection of B57BL/6J mice with B16-BL6 is among the most used models for melanoma metastases. Some of the circulating tumor cells establish themselves in the lungs of the mouse, creating “experimental” metastatic foci. With this model it is possible to measure the relative effects of therapeutic agents on the development of cancer metastasis. The difference in enumerated lung foci between treated and untreated mice indicates the efficacy of metastases neutralization. However, prior to the investigation of a therapeutic agent, it is necessary to determine an optimal number of injected B16-BL6 cells for the quantitative analysis of metastatic foci. Injection of too many cells may result in an overabundance of metastatic foci, impairing proper quantification and overwhelming the effects of anti-cancer therapies, while injection of too few cells will hinder the comparison between treated and controls.
Metastase is een belangrijke doodsoorzaak bij patiënten met maligniteiten. Het proces van metastatische verspreiding van kankercellen wordt slecht begrepen, maar schijnt een aantal stappen, waaronder invasie van aangrenzende weefsels intravasation in de lymfevaten en bloedvaten, overleving en translocatie in de bloedsomloop, extravasatie van het vaatstelsel op de plaats van metastase, aanpassing betrekken de nieuwe micro-omgeving van de nieuwe site, en kolonisatie op de nieuwe site van proliferatie en vorming van secundaire tumoren. 1 Elk van deze biologische gebeurtenissen brengen de transformatie, verspreiding en overleving van uitgezaaide tumorcellen. Bijvoorbeeld de transformatie van de epitheliale fenotype van de tumorcel in een mesenchymale fenotype, gecombineerd met de succesvolle interactie met de extracellulaire matrix, opdat zij met aangrenzende weefsels binnen te dringen en metastaseren naar andere delen van het lichaam. 2,3 Bovendien zijn deze metastatische cellenTenslotte moet overleven in de bloedstroom circuleren en onttrekken immuunbewaking van de gastheer. 4,5, wanneer geïmplanteerd in een afgelegen locatie in het lichaam, de tumorcellen moet dus aanpassen aan hun micro-omgeving om prolifereren en vormen uitzaaiingen. 6,7 hoewel metastase is een veel voorkomend verschijnsel bij patiënten met kanker, uitgezaaide tumorcellen hebben meerdere gebieden van kwetsbaarheid die vatbaar zijn voor therapeutische interventie.
Gezien het immunogene karakter van melanoom, en de recente interesse immuuntherapie, modellen voor melanoma steeds bruikbaar. 8 In de Verenigde Staten alleen melanoom is de oorzaak van een schatting 9000 doden per jaar. 9 gemeenschappelijk locaties van melanoom metastase bot, hersenen , lever en longen. De meeste metastasen op afstand gelegen plaatsen via de bloedbaan komen. Circulerende tumorcellen in het bloed moet immuunklaring ontwijken, bereikt een capillaire bed van een distaal orgaan enbinnenvallen door de endotheelcellen van het bloedvat om zich met succes te vestigen. 4-7,10, 11
Om de gemeenschappelijke en virulente verschijnselen van metastase na te bootsen, werd het muizen B16-BL6 cellijn gecreëerd. Een overledene van de ouderlijke C57BL / 6 melanoma cellijn B16-F0, B16-BL6 is het eindproduct van 10 opeenvolgende selecties van longmetastasen van intraveneuze injectie (resulterend in B16-F10), gevolgd door 6 achtereenvolgende selecties voor blaas membraan penetratie. 12 als zodanig is het een betrouwbaar melanoma cellijn voor de vaststelling van metastatische foci in de muis, in het bijzonder bij intraveneuze injectie. 13
Na injectie van een voldoende hoeveelheid B16-BL6 cellen in de staartader van een B57BL / 6 muizen, gevolgd door twee of meer weken implantatie en groei van de B16 / BL6 cellen mogelijk zal metastatische foci te vormen in de longen. Bij euthanasie en inspectie door het ontleden van microscopie, het aantalindividuele haarden aanwezig kan worden gekwantificeerd. Dit op zijn beurt kan worden gebruikt om een dosis-metastase effect vastgesteld omdat het aantal geïnjecteerde B16-BL6 cellen correleert met het aantal foci gevormd op het oppervlak van de longen. Dit model staat bekend als "experimentele metastase," waarbij bekende metastatische cellen direct in de bloedbaan worden ingevoerd, vergemakkelijkt een snelle en voorspelbare spreiding en vestiging in de longen, lever of ander orgaan van onderzoek. Dit is in tegenstelling tot "spontane metastase," waarbij tumorcellen geïmplanteerd, meestal subcutaan en metastasen afkomstig van biologisch vergoten kankercellen. 14,15
Het is belangrijk om een geschikte hoeveelheid B16 / BL6 cellen te injecteren in de staart aderen van de muizen. Te veel en de longen bedekt met metastasen en naburige foci onderscheiden zal zijn van elkaar. Te weinig, en de invloed van een therapeutisch middel zal indiscernible als gevolg van inherente varities tussen de injecties. Om een optimaal aantal foci op de longen van de C57BL / 6-muizen te verkrijgen, is het noodzakelijk om het aantal geïnjecteerde cellen te correleren met de hoeveelheid vastgestelde metastatische foci op het oppervlak van de longen met inachtneming van de distinguishability individuele brandpunten. Dit protocol is een metastatisch muizen melanoom model voor C57BL / 6-muizen aantonen.
Circulerende tumorcellen uit een injectie in de staartader vertegenwoordigen de metastasen die sites van de primaire groei ontwijken en migreren door routes, zoals de bloedbaan of lymfestelsel, af en toe zich te vestigen in de capillaire bedden van verre locaties. 14 Het protocol hierboven beschreven dient als model voor het voortgezet metastasen. Met een optimaal aantal B16-BL6 cellen geïnjecteerd, kunnen onderzoekers het relatieve effect van een toegediend geneesmiddel of immuuncel populatie, na neutralisatie, op kankercellen metastase bepalen.
Dit protocol heeft beperkingen. De circulerende tumorcellen zijn geselecteerd op hun vermogen om te metastaseren en dus niet-immunogeen, met lage niveaus van groot histocompatibiliteit complex klasse 1 moleculen. 12 Ook de plotselinge en geclusterde introductie van grote aantallen metastasen in tegenstelling tot de typische scenario patiënten waar kleine aantallen metastatische tumorcellendissiperen gedurende een langdurige tijdsperiode uit de primaire tumor locatie. Bovendien, de intraveneus ingebracht tumorcellen uit weefselkweek en niet van een primaire tumor oorsprong. Daarom zijn deze cellen in tegenstelling tot de secundaire metastasen die resulteren uit veranderingen in celhechting, migratie immuunherkenning en ontvangende organen inrichting. 15,16
Een alternatief protocol zou subcutane injectie van B16 / BL6 voor het genereren van primaire tumoren en de analyse van de resulterende "spontane" pulmonaire metastasen. Deze "spontane" metastasen bleken meer heterogeniteit dan de "experimentele" tegenhangers bevatten, beter passen bij die van menselijke patiënten. Het protocol is beperkt in zijn vermogen om de invloed van de experimentele verbinding bepaald op metastase. Met een laterale staartader injectie, kan het aantal melanoomcellen geïnjecteerd in de bloedbaan worden benaderd via hemocytometer. Met "spontane" metastase, maar er is meer heterogeniteit tussen tumoren, toevoegen van een extra variabele om het aantal foci verkregen long. 16
Concluderend, de staartader B16-BL6 muizen melanoom model vertegenwoordigt een eenvoudig model voor het bepalen van de invloed van een behandeling of immunotherapie op metastase. Door intraveneus injecteren van circulerende tumorcellen, kunnen onderzoekers repliceren enigszins patiënten post-metastase. Gezien de destructieve effecten van uitgezaaide tumorcellen bij kankerpatiënten, dit model is een krachtig hulpmiddel om het meerstaps proces van metastase.
The authors have nothing to disclose.
Deels gesteund door een National Cancer Institute subsidie 1R03CA172923.
Trypsin | Corning | MT25052CV | |
RPMI 1640 Medium | Corning | MT15040CM | |
Phase Contraast Hemacytometer | Hausser | 02-671-54 | |
Micro-Fine IV Insulin Syringes | BD | 14-829-1D | |
Sterile Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 22-363-750 | |
Mouse Restrainer | Braintree Scientific | NC9999969 | Restrainer choice depends on age/size of mice |
Heating Pad | Harry Schein | NC0012697 | Optional |