ヒト前立腺癌の同所このモデルは、循環腫瘍細胞、腫瘍サイズの定量化を可能にし、肺への明確な転移の形成。細胞が原発臓器をエスケープする必要がありますように、血流に入り、セカンダリサイトへのインプラントは、このモデルは効果的にヒトでシナリオを再現。
当研究室では、ヒト前立腺癌(PCA)の新規同所移植モデルを開発しました。 PCaの死は、原発腫瘍が原因ではなく、明確な転移の形成のように、効果的にプレ臨床的に、この進行をモデル化する能力は高い価値がある。このモデルでは、細胞を直接のBALB / c胸腺欠損マウスの前立腺の腹葉に注入され、4〜6週間進行させている。実験終了時に、いくつかの別個のエンドポイントは、そのような大きさおよび分子特性の原発腫瘍、血液および骨髄中の循環腫瘍細胞の存在および定量化、および肺への転移の形成として、測定することができる。エンドポイントの様々に加えて、このモデルが侵入し、脱出原発臓器を入力し、循環系の中で生き残るし、インプラントとセカンダリサイトで増殖する細胞の能力の画像を提供しています。このモデルは、転移を測定するために効果的に使用されているタンパク質発現の両方の変化にだけでなく、短いターンアラウンドタイムの小さな分子治療への応答に反応。
前立腺癌(PCA)は、男性で最も一般的に診断される癌、および米国の1の癌による死亡原因の第2位である。 PCaの死は、原発腫瘍の形成によるものではなく、転移の形成。したがって、患者における転移の防止は非常に重要である。 PCAをマウスモデルは、この病気についての重要な生物学的情報を明らかに選択肢の多様性を提供します。
PCAをマウスモデルの様々な固有の利点と限界を、それぞれ存在する。ヒトでのPCA頻度が高いですが、天然に存在するPCAは、がん3への全体的なマウスの同等の感受性にもかかわらず、マウス2で非常に一般的ではありません。一つのげっ歯類の例外はメチルニトロソ尿素およびテストステロン4の誘導により生後12カ月で90%のPCAを速度を実現することができますLobund WistarラットにおけるPCAを開発、である。このため、例えば、TRAMPなどのモデル系を、誘導性モデル(マウス前立腺のトランスジェニック腺癌)が一般的に使用される。 TRAMPモデルは、前立腺で特異的に導入遺伝子の発現を誘導し、過形成からリンパや肺転移5-6に前立腺上皮内腫瘍(PIN)に、PCAを正常な進行を受けることができます。これらのモデルは、腫瘍進行の完全な範囲を測定できるという利点を提供するだけでなく、無傷の免疫系を含有する。しかし、PCaの開発の根底にある分子事象は、マウスおよびヒトの間で異なることができ、マウスおよびヒトの臨床研究の間の相関関係が変動性を示した。さらに、これらのモデルの両方が、時間がかかり、一例として、TRAMPモデルが転移を発生するために、約28週間を必要とする。
転移を研究するには、頻繁に尾静脈または左心室注入モデルが使用される。このモデルは、迅速なターンアラウンドタイムの恩恵、さらに骨metastasの存在を測定することができます特定の細胞系および条件を用いている。 Yang らは、GFP-陽性PC3細胞の皮下注射が広く普及骨転移7および尾静脈注射intercardiacはまた、骨転移の発達8-9を生成した引き起こす可能性があることを報告している。これらのモデルの主な制限は、前立腺自体の中に存在する原発性腫瘍の欠如に関連する。さらに、循環への癌細胞の注入時に依存したモデルのために、これは転移カスケードの全体の前半をバイパスします。それによって生物学的に転移性転換の重要な尺度である原発臓器を通して侵略を含む初期段階、、の検討を妨げる。転移性転換の多くのレギュレータは、直接、早期細胞浸潤に影響を与える。癌細胞が普及一旦、クローン変異は、それによって生物学を増加させる、大きく膨張する転移カスケードにおける初期のステップは、治療的標的化のための高優先サイトを構成するらの多様性と効果的な治療標的化を減少。
これらのモデルの制約の多くに対応しようとして、私たちの研究室では、人間のPCa PC3-M細胞株を直接のBALB / c胸腺欠損マウスの前立腺に移植されたヒトのPCA同所モデルを開発しました。 4〜6週間、腫瘍の大きさ、循環腫瘍細胞(CTCの)の存在下、肺およびリンパ節への転移は、すべての後に定量することができる。我々は、効果的にヒトのPCa 10転移を阻害するために4 '、5,7 -トリヒドロキシイソフラボン(ゲニステイン)の有効性を評価するために、このモデルを使用している。ゲニステインの食物消費量は、前立腺癌の転移および死亡11-12の減少に関連しているが、以前にまだ研究がゲニステインの投与は、動物又は男性におけるPCaの転移を変化させることができるかどうかを決定なかった。本研究では、ゲニステインでの処置が大きく肺転移の数を減少させることを実証した。さらに、当社は、ゲニステインらが決定焦点接着キナーゼ(FAK)、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPKのp38)、および熱ショックタンパク質27(HSP27)を含む、原発性腫瘍のいくつかの重要な炎症転移タンパク質の活性化および発現をtered。
これらの結果は、診療所での観測値と一致した。マウスから得られた血液を使用して、我々は正確にゲニステインの血中濃度を測定することができたとゲニステインの定期的な食物摂取によるヒトにおけるレベルに類似して、これらを観察した。我々のグループによって実行される第II相試験は、ゲニステインで処理すると、その決定に加えて、男性は、特にマトリックスメタロタイプ2(MMP-2)13を細胞浸潤や転移に関連する遺伝子の前立腺組織mRNA発現の減少を経験した。
我々はまた、ヒトのPCa転移14上原発腫瘍に改変された遺伝子産物発現の効果を評価するために、このモデルを使用している。腫瘍SUPPR当該プロセッサのグリンは、TGFβスーパーファミリーのメンバーであり、15シグナリングのSmadの変化を経由してインビトロでヒトのPCa細胞浸潤を抑制します。我々は、ヒトPCaの転移に対するエンドグリンの効果を決定するためにこれらの研究を拡張した。安定したノックダウンエンドグリン、発現細胞株上のベクトル制御又はエンドグリンをマウスに移植した。グリンノックダウン細胞は、マウスの38%で最も高い肺転移の数だけでなく、CTCのを示した。コントロールベクターを移植したマウスは、マウスのわずか18%でマウスあたり少ない肺転移で、メディア応答を示し、CTCの。高グリン移植されたマウスは、肺転移のほぼ完全に抑制し、CTCの完全な抑制を示した。
これらは、この技術が持つ多種多様なアプリケーションのほんの2つの例である。創薬から、分子生物学におけるモデリングの変化に、このモデルは、腫瘍増殖およびモルに様々な機能の効果を評価するハイスループット方法を提供するcularが変化すると、CTCの存在、および肺やリンパ節の明らかな転移の形成。
本論文では、人間のPCa転移の新規マウスモデルを提供します。このモデルでは、ヒトのPCa細胞株PC3-Mは、同所4〜6週間発育させたBALB / c胸腺欠損マウスの前立腺腫瘍内に直接注入される。代表的な結果のセクションでは、我々は、マウスの体重および摂餌量、腫瘍サイズおよび体重、腫瘍の分子特性、および肺への明確な転移の形成を含む収集することができるデータの例を示す。さらに、追加の出力多種多様な特定の研究の興味に応じ研究することができる。一例は、血液および骨髄へのCTCの存在である。 CTCのは比較的まれな事象(我々は対照動物の約5から20までパーセントでのCTCを観察)であるように、我々はこれらの実験では5匹のマウスのいずれものCTCを開発していないことに驚いていなかった。私たちの研究室でも、核細胞形態を測定することにより、細胞接着の変化を決定するために、このモデルを使用しています前立腺組織10。我々はまた、前立腺腫瘍の14 Ki67およびTUNEL染色を用いて、原発腫瘍増殖およびアポトーシス状態を評価するために、このモデルを使用している。
得られるデータ出力の多種多様に加えて、このモデルは、両方のタンパク質発現の変化、ならびに小分子治療の効果を決定するために使用することができる。人間のPCa転移の多くの自発的および誘導のモデルと比較すると、唯一の4〜6週間の高いターンアラウンドタイムがあります。このような尾静脈またはintercardiacインジェクションモデルとして高いターンアラウンドタイムを持つ他のモデルは、このように完全にクリニック転移カスケードをrecapitulatingていない、ない、原発腫瘍の制限があります。我々のモデルでは、腫瘍細胞は、起源の原発部位から逃れる循環系に入り、生き残り、セカンダリサイトへのインプラントなければなりません。これは、タンパク質発現における治療的介入または変更を有効に提供できるれる追加の手順が用意されています。 ADDItionally、原発腫瘍の存在は、ルシフェラーゼベースのIVIS 16〜17などの新しいイメージング技術へのこのモデルの容易な適用を可能にする必要があります。
このモデルの利点は、様々にもかかわらず、考慮すべきいくつかの制限もあります。研究数の増加は、腫瘍微小環境および転移18の開発における免疫系の重要性を示している。胸腺欠損齧歯類の使用に起因するこのモデルでは、免疫系の効果を評価する能力は不可能である。第二の制限は、PC3-M細胞におけるアンドロゲン応答性の欠如である。 PCaの初期診断時に、患者はしばしば一次治療としてアンドロゲン療法を受ける。しかし、患者は最終的にはアンドロゲン性になり、腫瘍が再び成長し始めます。 PC3-M細胞はアンドロゲン受容体を欠いているように、このモデルは、ポストアンドロゲン耐性はc薬物治療タンパク質又は変調の影響を測定するアンサー。これが限界ですが、アンドロゲン応答性PCAは、現在十分に管理可能であり、効果的な治療法のさまざまなオプションを持っているため、アンドロゲン耐性癌を研究し、より目立つようになっています。このモデルはまた、特に、マウスの変動にマウスを最小限に抑えることがマウスの近交系を、使用しています。しかし、この株は、診療所にこのデータを外挿するときに、したがって注意を払うべきである、特定のタンパク質または小分子に特に応答することができる。
このモデルは4〜6週間の迅速なターンアラウンドタイムで薬効の効果的な測定を提供するが、これを考慮に影響を投与、長期的な薬を服用しないことがあります。多くの現在利用可能な治療に長時間さらされた後、患者が薬剤耐性癌に何年も治療後を返すことがあります。この技術の急速なターンアラウンドは、治療に抵抗性になる腫瘍の能力を効果的にモデル化することはできません。しかし、このEXの調整にperiment、治療抵抗性ヒト前立腺癌細胞を移植することができる、とのPCa腫瘍増殖および転移を予防するのに第二世代の治療の有効性はモデル化することができる。グループが時間をかけて、原発腫瘍の分子変化を研究しようとしていた場合にはさらに、このようなTRAMPモデルとして長期的なモデルは、おそらくこれらの研究のためのより効果的であろう。
このモデルのもう一つの制限は、リンパ節および動物の肺への転移の別個の普及である。ヒト暖かい解剖研究19によって示されるように、これらのサイトの両方が、転移の頻繁かつ臨床的に関連する部位である。しかしながら、臨床的に骨転移は、ヒトのPCaの顕著な特徴を構成しており、従ってこれをrecapitulatingモデルが重要である。残念ながら、これらは、尾静脈、intercardial注射、又は、直接注入せず、骨転移を示す非常に少数のモデルを、マウスモデルで再現するのが困難である骨20。骨への標的化キーの実験に重要である場合にはこのように、別のモデルは、より効果的であり得る。しかし、このモデルは、循環腫瘍細胞を骨髄の形態の骨へのトラフィックのいくつかの尺度を提供します。
これらの制限にもかかわらず、この技術は、人間のPCA強力なモデルである。短いターンアラウンドタイムで、原発腫瘍だけでなく、転移性形成の両方に効果を測定する能力は、多種多様なアプリケーションを提供しています。このモデルでは、細胞は、原発臓器をエスケープ入り、血流の中で生き残る、セカンダリサイトでのインプラント、ヒトでのプロセスをrecapitulating必要があります。付加的な原発腫瘍の分子特性の測定、細胞形態の変化、循環腫瘍細胞の存在は、一つのモデルからの情報の様息を提供する。この手順では、薬物発見の文脈において、ならびに腫瘍生物学の変化を研究するための両方に使用することができる。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、RCB、CA122985前立腺SPORE CA90386に、そしてJMP、NIH T32 AG000260「加齢性疾患における創薬研修」を、とウォルターS.とルシアンで国立衛生研究所(NIH)からの補助金によって支えられてノースウェスタン大学の生命科学におけるドリスキル大学院プログラム。我々はまた、ノースウェスタン大学のマウス表現型と組織学研究所病理基盤施設に感謝したいと思います。
Equipment | |||
1 ml Syringe, Tuberculin, Slip-Tip | Becton Dickinson | 309659 | |
23 G 3/4 Precison Glide Needle | Becton Dickinson | 305143 | |
30 G 1/2 Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305106 | |
Alcohol Wipes | Triad | 10-3001 | |
Autoclip Applier, 9mm, Stainless Steel | Becton Dickinson | 427630 | |
Clips, 9mm | VWR | 15431-673 | |
Convertors Polyline Towel (Sterile) | Cardinal Health | 3520 | |
Cotton-Tipped Applicators, 6 inch, Sterile, Wooden Shaft | Fisher | 23-400-125 | |
Curad Sterile Cotton Balls | VWR | 500043-544 | |
Derf Needle Holder, Integra Miltex, 121 mm (4 3/4″) | VWR | 95039-192 | |
Duraprene SMT Sterile Neoprene Powder-Free Surgical Gloves | Cardinal Health | 2D72PN70 | |
Germinator 500 | Cell Point Scientific | SN 7030 | |
Kendall Monojet Needles, 1/2 cc syringe with permanent 28 G 1/2 needle | Tyco | 1180528012 | |
Medium Heating Pad | VWR | 100229-094 | |
Merit Iris Scissors, Sklar, 11.4 cm (4 1/2″) | VWR | 94000-000 | |
Metric/English Vernier Caliper | VWR | 19155-057 | |
PDS*11 Violet Monofilament Sutcher 4-0, 27″ | Ethicon | Z304H | |
VetEquip Inhalation Anesthesia System | Contact Your Animal Facility for Availability | ||
VWR Premium Tissue Cassettes | VWR | 18000-010 | |
VWR Specimen Forceps, Serrated, Straight, 114 mm (4 1/2″) | VWR | 82027-440 | |
Reagents | |||
Betadine Surgical Scrub | Fisher Healthcare | 19-027132 | |
Buprenex | Controlled Substance – Obtain from Animal Facility | ||
Dako DAB + Chromagen | Dako | K3468 | |
Dako Envision + System HRP-Labeled Polymer, Anti-Rabbit | Dako | K4003 | |
Dako Envision Kit Protein Block | Dako | X0909 | |
Formalin | VWR | 95042-908 | |
GFP Antibody | Invitrogen | A11122 | |
Hematoxylin | Mayer | MH580-2.5L | |
Meloxican | Obtain from Animal Facility | ||
Nembutal | Controlled Substance – Obtain from Animal Facility | ||
Rneasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74104 | |
Sterile Saline | Obtain from Animal Facility | ||
Taqman Reverse Transcription Reagents | Life Technologies | N8080234 | |
TaqMan Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4304437 | |
Trizol | Invitrogen | 10296 |