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.
La metástasis es una causa importante de muerte entre los pacientes con tumores malignos. El proceso de la diseminación metastásica de las células cancerosas es poco conocida pero parece implicar varios pasos, incluyendo la invasión de los tejidos adyacentes, intravasación en los vasos linfáticos y la vasculatura, la supervivencia y la translocación dentro del sistema circulatorio, la extravasación de la vasculatura en el lugar de la metástasis, la adaptación al nuevo microambiente del nuevo sitio, y la colonización en el nuevo sitio de la proliferación y la formación de tumores secundarios. 1 Cada uno de estos eventos biológicos implican la transformación, la difusión y la supervivencia de las células tumorales metastásicas. Por ejemplo, la transformación del fenotipo epitelial de la célula tumoral en un fenotipo mesenquimal, junto con la interacción exitosa con la matriz extracelular, que puedan invadir los tejidos adyacentes y metastatizar a otras partes del cuerpo. 2,3 Además, estos metastásico Célulasdebe sobrevivir en el torrente sanguíneo circulante y evadir la vigilancia inmune del huésped. 4,5 Por último, cuando se implanta en un sitio distante dentro del cuerpo, las células tumorales deben adaptarse a su microambiente con el fin de proliferar y formar tumores secundarios. 6,7 Por lo tanto , a pesar de la metástasis es un fenómeno común entre los pacientes con cáncer, las células tumorales metastásicas tienen múltiples áreas de vulnerabilidad que son susceptibles de intervención terapéutica.
Dada la naturaleza inmunogénica de melanoma, y el reciente interés en inmunoterapias, modelos para el melanoma son cada vez más útil. 8 Sólo en los Estados Unidos, el melanoma es la causa de un estimado de 9.000 muertes al año. 9 lugares comunes de metástasis de melanoma son los huesos, el cerebro , el hígado y los pulmones. La mayoría de las metástasis a sitios distantes se producen a través del torrente sanguíneo. Las células tumorales circulantes en la sangre puede eludir aclaramiento inmunitario, llegar a un lecho capilar de un órgano distal yinvadir a través de las células endoteliales de los vasos sanguíneos con el fin de establecer con éxito a sí mismos. 4-7,10, 11
Para imitar los fenómenos comunes y virulentas de metástasis, se ha creado la línea de células B16-BL6 murino. A difunto de la C57BL / 6 línea celular de melanoma parental B16-F0, B16-BL6 es el producto final de 10 selecciones sucesivas de metástasis de pulmón de la inyección intravenosa (que resulta en B16-F10), seguido de 6 selecciones sucesivas de penetración de la membrana de la vejiga. 12 Como tal, es una línea de células de melanoma fiable para el establecimiento de focos metastásicos en el ratón, sobre todo cuando se inyecta por vía intravenosa. 13
Después de la inyección de una cantidad suficiente de B16-BL6 células en la vena de la cola de un ratón 6 / B57BL, seguido de dos o más semanas para permitir la implantación y el crecimiento de las células B16 / BL6, focos metastásicos se formará en los pulmones. Tras la eutanasia y la inspección por microscopía de disección, el número defocos individuales presentes se puede cuantificar. Esto, a su vez, puede ser usado para establecer un efecto dosis-metástasis, como el número de células B16-BL6 inyectados se correlaciona con el número de focos formados en la superficie de los pulmones. Este modelo es conocido como "la metástasis experimental", donde se introducen directamente las células conocidas metastásico en el torrente sanguíneo, lo que facilita una rápida dispersión y establecimiento y predecible en los pulmones, el hígado, u otro órgano de investigación. Esto está en contraste con la "metástasis espontánea", donde se implantan células tumorales, a menudo por vía subcutánea, y las metástasis se originan a partir orgánicamente eliminar las células cancerosas. 14,15
Es importante para inyectar una cantidad apropiada de células B16 / BL6 en las venas de la cola de los ratones. Demasiados, y los pulmones serán cubiertos con metástasis y la vecina focos serán indistinguibles unos de otros. Demasiado pocos, y la influencia de un agente terapéutico será indiscernible debido a vari inherenteciones entre las inyecciones. Con el fin de obtener un número óptimo de focos en los pulmones de los ratones C57BL / 6, es necesario correlacionar el número de células inyectadas con la cantidad de focos metastásicos establecido sobre la superficie de los pulmones, teniendo en cuenta la distinguibilidad de individuo focos. Este protocolo demostrará un modelo de melanoma murino metastásico de ratones C57BL / 6.
Las células tumorales circulantes de una inyección en vena de cola representar las metástasis que evaden sitios de crecimiento primario y migrar a través de rutas como el torrente sanguíneo o el sistema linfático, de vez en cuando establecerse en los lechos capilares de lugares distantes. 14 el protocolo descrito anteriormente sirve como un modelo para secundaria metástasis. Con un número óptimo de células B16-BL6 inyectado, los experimentadores pueden determinar el efecto relativo de un fármaco administrado o población de células inmunes, post-neutralización, sobre la metástasis de células de cáncer.
Este protocolo tiene sus limitaciones. Las células tumorales circulantes se han seleccionado por su capacidad de metástasis y por lo tanto son no inmunogénicos, que tiene menores niveles de mayor histocompatibilidad de clase 1 moléculas. 12 Además, la introducción repentina y agrupada de gran número de metástasis es a diferencia de la situación típica en pacientes donde un pequeño número de células tumorales metastásicasdisipar durante un período prolongado de tiempo de la localización del tumor primario. Además, las células tumorales por vía intravenosa introducidas son de cultivo de tejidos y no de un origen del tumor primario. Por lo tanto, estas células son a diferencia de las metástasis secundarias que resultan de alteraciones en la adhesión celular, la migración, el reconocimiento inmune y el receptor establecimiento de órganos. 15,16
Un protocolo alternativo sería la inyección subcutánea de B16 / BL6 para la generación de tumores primarios y el análisis de los resultantes metástasis pulmonares "espontáneas". Se han encontrado estas metástasis "espontáneas" para contener una mayor heterogeneidad que sus contrapartes "experimentales", más muy similares a los de los pacientes humanos. El protocolo es limitante en su capacidad para determinar la influencia de un compuesto experimental sobre la metástasis. Con una inyección vena de la cola lateral, el número de células de melanoma inyectadas en el torrente sanguíneo se puede aproximar a través de hemocytometer. Con la metástasis "espontánea", sin embargo, hay una mayor heterogeneidad entre los tumores, la adición de una variable adicional para el número de focos de pulmón resultante. 16
En conclusión, el modelo de melanoma murino B16-BL6 vena de la cola representa un modelo sencillo para determinar la influencia de un tratamiento o la inmunoterapia en la metástasis. Por vía intravenosa la inyección de células tumorales circulantes, los investigadores pueden replicar, en cierta medida, los pacientes post-metástasis. Teniendo en cuenta los efectos destructivos de células tumorales metastásicas en los pacientes de cáncer, este modelo es una herramienta poderosa para la comprensión del proceso de múltiples etapas de la metástasis.
The authors have nothing to disclose.
Apoyado en parte por una subvención del Instituto Nacional del Cáncer 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 |