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.
Métastase est une cause majeure de décès chez les patients atteints de tumeurs malignes. Le processus de dissémination métastatique des cellules cancéreuses est mal compris, mais semble impliquer plusieurs étapes, y compris l'invasion des tissus adjacents, intravasculaire dans les vaisseaux lymphatiques et la vascularisation, la survie et la translocation dans le système circulatoire, l'extravasation de la vascularisation au niveau du site de la métastase, l'adaptation à la nouvelle micro – environnement du nouveau site, et la colonisation du nouveau site par la prolifération et la formation de tumeurs secondaires. 1 Chacun de ces événements biologiques impliquent la transformation, la diffusion et la survie des cellules tumorales métastatiques. Par exemple, la transformation du phénotype de l' épithélium de la cellule tumorale dans un phénotype mésenchymateuses, associée à l'interaction positive avec la matrice extracellulaire, de leur permettre d'envahir les tissus adjacents et se métastaser vers d' autres parties du corps 2,3 . En outre, ces métastases cellulesdoit survivre dans le sang circulant et d' échapper à la surveillance immunitaire de l'hôte. 4,5 Enfin, lorsqu'il est implanté à un site distant dans le corps, les cellules tumorales doivent adapter à leur microenvironnement afin de proliférer et de former des tumeurs secondaires. Par conséquent 6,7 , bien que des métastases est un phénomène courant chez les patients atteints du cancer, des cellules tumorales métastatiques ont de multiples zones de vulnérabilité qui se prêtent à une intervention thérapeutique.
Étant donné la nature immunogène du mélanome, et l'intérêt récent pour immunothérapies, des modèles de mélanome sont de plus en plus utile. 8 Aux États-Unis seulement, le mélanome est la cause d'environ 9.000 décès par an. 9 lieux communs de métastases du mélanome sont des os, du cerveau , le foie et les poumons. La majorité des métastases à des sites distants se produisent dans la circulation sanguine. Les cellules tumorales circulantes dans le sang doit échapper à la clairance immune, d'atteindre un lit capillaire d'un organe distal etenvahir par les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins afin de se mettre en place avec succès. 4-7,10, 11
Pour imiter les phénomènes communs et virulentes de la métastase, la lignée cellulaire B16-BL6 murin a été créé. Une personne décédée du C57BL / 6 lignée de cellules de mélanome parentale B16-F0, B16-BL6 est le produit de 10 sélections successives pour les métastases du poumon résultant de l'injection intraveineuse (entraînant B16-F10), suivis par 6 sélections successives de pénétration de membrane de la vessie extrémité. 12 en tant que tel, il est une lignée cellulaire de mélanome fiable pour la mise en place de foyers métastatiques chez la souris, en particulier lorsqu'il est injecté par voie intraveineuse. 13
Après injection d'une quantité suffisante de B16-BL6 cellules dans la veine caudale d'une B57BL / 6 souris, suivie de deux semaines ou plus pour permettre l'implantation et la croissance des cellules B16 / BL6, foyers métastatiques se forme dans les poumons. Lors de l'euthanasie et de l'inspection par microscopie de dissection, le nombre defoyers individuels présents peut être quantifiée. Ceci, à son tour, peut être utilisé pour créer un effet dose-métastases, comme le nombre de cellules B16-BL6 par injection est en corrélation avec le nombre de foyers formés sur la surface des poumons. Ce modèle est connu sous le nom de «métastase expérimentale», où les cellules connues métastatique sont introduits directement dans la circulation sanguine, ce qui facilite une diffusion et mise en place rapide et prévisible dans les poumons, le foie, ou un autre organe d'enquête. Ceci est en opposition à «métastase spontanée» , où les cellules tumorales sont implantées, souvent sous – cutanée, et les métastases proviennent de hangar biologique des cellules cancéreuses 14,15 .
Il est important d'injecter une quantité appropriée de cellules B16 / BL6 dans les veines de la queue des souris. Trop nombreux, et les poumons seront couverts avec des métastases et des foyers voisins seront indiscernables les uns des autres. Trop peu, et l'influence d'un agent thérapeutique sera indiscernable en raison de vari inhérenteations entre les injections. Afin d'obtenir un nombre optimal de foyers sur les poumons des souris C57BL / 6, il est nécessaire d'établir une corrélation entre le nombre de cellules injectées avec la quantité de foyers métastatiques établie sur la surface des poumons, tout en tenant compte de la distinction de la personne foyers. Ce protocole présentera un modèle de mélanome murin métastatique pour C57BL / 6.
Cellules tumorales circulantes à partir d' une injection dans la veine caudale représentent les métastases qui soustraient les sites de croissance primaire et migrer à travers des routes comme la circulation sanguine ou le système lymphatique, à l' occasion de s'établir dans les lits capillaires des endroits éloignés. 14 Le protocole décrit ci – dessus sert de modèle pour le secondaire métastases. Avec un nombre optimal de cellules B16-BL6 injecté, les expérimentateurs peuvent déterminer l'effet relatif d'un médicament administré ou d'une population de cellules immunitaires, post-neutralisation, sur les métastases de cellules cancéreuses.
Ce protocole a des limites. Les cellules tumorales circulantes ont été sélectionnés pour leur capacité à se métastaser et ne sont donc pas immunogène, ayant des niveaux inférieurs d'histocompatibilité majeur classe complexe 1 molécules. 12 En outre, l'introduction brutale et en grappe d' un grand nombre de métastases est la différence du scénario typique chez les patients où de petits nombres de cellules tumorales métastatiquesdissiper au cours d'une période de temps prolongée à partir de la localisation de la tumeur primaire. En outre, les cellules tumorales par voie intraveineuse sont introduites à partir de la culture de tissus et non d'une origine de la tumeur primaire. Par conséquent, ces cellules sont à la différence des métastases secondaires qui résultent de modifications dans l' adhésion cellulaire, la migration, la reconnaissance immunitaire et la création d'organes de destinataire. 15,16
Un protocole alternatif serait l'injection sous-cutanée de B16 / BL6 pour la génération des tumeurs primaires et l'analyse des métastases pulmonaires résultant "spontanées". Ces métastases «spontanées» ont été trouvés pour contenir plus d'hétérogénéité que leurs homologues «expérimentales», correspondant plus étroitement à celles des patients humains. Le protocole est limitante dans sa capacité à déterminer l'influence d'un composé expérimental sur les métastases. Avec une injection dans la veine caudale latérale, le nombre de cellules de mélanome injectées dans le courant sanguin peut être approximée par l'intermédiaire d'hemocytometer. Des métastases «spontanées», cependant, il existe une plus grande hétérogénéité entre les tumeurs, l' ajout d' une variable supplémentaire au nombre de foyers résultant du poumon. 16
En conclusion, le modèle de mélanome dans la veine caudale de souris B16-BL6 représente un modèle simple pour la détermination de l'influence d'un traitement ou d'une immunothérapie sur les métastases. En injectant par voie intraveineuse des cellules tumorales circulantes, les chercheurs peuvent reproduire, dans une certaine mesure, les patients post-métastase. Considérant les effets destructeurs des cellules tumorales métastatiques chez les patients atteints de cancer, ce modèle est un outil puissant pour comprendre le processus en plusieurs étapes de métastases.
The authors have nothing to disclose.
Pris en charge en partie par une subvention du National Cancer Institute 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 |