Имплантация и мониторинг ПЭТ/КТ ортотопической модели плевральной мезотелиомы человека у атимических мышей
Summary
В этой статье описывается поколение ортотопической мыши модели человека плевральной мезотелиомы путем имплантации H2052/484 мезотелиомы клеток в плевральной полости иммунокомпромиссных атимических мышей. Продольный мониторинг развития интрафлеурных опухолей оценивался с помощью неинвазивной мультимодальной no18ФЗ-2-фторо-2-дезокси-D-глюкозы позитронно-глюкозной позитронной эмиссионной томографии и компьютерной томографии.
Abstract
Злокачественная плевральная мезотелиома (MPM) является редкой и агрессивной опухолью, возникающей в мезотелиии, которая покрывает легкие, сердце и грудную полость. Развитие MPM в основном связано с асбестом. Лечение обеспечивает лишь скромную выживаемость, так как средняя продолжительность выживаемости составляет 9-18 месяцев с момента постановки диагноза. Поэтому необходимо определить более эффективное лечение. Большинство данных, описывающих новые терапевтические цели, были получены в ходе экспериментов in vitro и должны быть проверены в надежных доклинических моделях in vivo. В этой статье описывается одна из таких надежных ортотопических моделей MPM, полученных после инъекции человеческой линии клеток MPM H2052/484 в плевральную полость иммунодефицитных атгимических мышей. Трансплантация в ортотопии позволяет изучать прогрессирование опухоли в естественной среде in vivo. Позитронно-эмиссионная томография/компьютерная томография (ПЭТ/КТ) молекулярная томография с использованием клинической no18F’-2-fluoro-2-deoxy-D-глюкозы(No 18F’FDG) радиотрейд является методом диагностики выбора для обследования пациентов с MPM. Соответственно, для продольного мониторинга прогрессирования заболевания ортотопической модели H2052/484 использовался18ФЗФГ-ПЭТ/КТ. Этот метод имеет высокий потенциал 3R(Reduce количество животных, Refine для уменьшения боли и дискомфорта, и Replace животных экспериментов с альтернативами), так как развитие опухоли можно контролировать неинвазивно и количество животных, необходимых может быть значительно сокращена.
Эта модель отображает высокий уровень развития, быстрый рост опухоли, является экономически эффективным и позволяет быстро ею клинический перевод. Используя эту ортотопическую модель xenograft MPM, исследователи могут оценить биологические реакции надежной модели MPM после терапевтических вмешательств.
Introduction
Злокачественная плевральная мезотелиома (MPM) является рак чаще всего связаны с воздействием асбеста волокон1,2,3. Хотя асбест был запрещен в большинстве западных стран4,5,6, заболеваемость MPM по-прежнему растет7,8. В последнее время воздействие мышей нананотрубки углерода предполагает, что они могут привести к значительному риску для здоровья людей9,10. Данные показывают, что воздействие этих продуктов может вызвать хроническое воспаление и молекулярные изменения (например, потеря опухолевых путей супрессора), которые лежат в основе прогрессии злокачественной мезотелиомы. В настоящее время многостенные углеродные нанотрубки являются одним из наиболее важных продуктов нанотехнологий и все чаще включаются в различные продукты, такие как композиты, материалы для хранения энергии, медицина, электроника и материалы для восстановления окружающей среды.
MPM является рак с плохим прогнозом, и большинство пациентов умирают в течение двух лет после постановки диагноза из-за ограниченной эффективности текущих методов лечения11. Выбор лечения МПМ зависит от стадии рака. Для большинства ранних стадиях MPM (стадия 1 и, возможно, некоторые стадии 2 или 3 опухоли), клинический подход мультимодальной терапии, включая хирургическую резекцию опухолей, связанных с лучевой терапией и химиотерапией12. Комбинированная химиотерапия с цисплатином и пеметрексом показана для лечения большинства пациентов с диагнозом прогрессирующее локально инвазивное заболевание, которое не поддается хирургической резекции, или которые в противном случае не являются кандидатами на лечебную операцию13,14. Поэтому существует настоятельная необходимость в разработке более эффективных методов лечения пациентов СМП. Тем не менее, Есть несколько проверенных моделей in vivo животных, которые отражают клиническую релевантность MPM. Было разработано несколько моделей murine MPM, но большинство из них не подытожают сложные аспекты микросреды опухоли MPM15,16,17,18. Использование асбеста индуцированной MPM у мышей, генетически модифицированных моделей мыши MPM, или моделей сингенной трансплантации линий клеток Murine MPM ограничены фундаментальными фенотипическими и функциональными различиями и, следовательно, плохо переводят новые открытия в клинику. Другие доклинические модели Murine MPM в основном полагаются на подкожные или перитонеальные ксенотранспланты клеточных линий человека у иммунодефицитных мышей. Хотя эти модели легко контролировать и предоставлять фундаментальные данные, микроокружение этих ксенотрансплантатов не то, что сопоставимы с человеческими опухолями, ухудшающих трансляционную силу большинства из этих доклинических исследований17,19. И наоборот, ортотопические ксенотрансплантаты лучше отражают поведение опухоли пациента и ответ на лечение, поскольку они окружены аналогичной микросредой, как один найти в первоначальном сайте опухоли16.
Молекулярная визуализация по No18F’FDG-PET/CT является методом выбора продольно контролировать прогрессирование заболевания у пациентов с MPM20,21. Поэтому прибегая к этому неинвазивный метод визуализации, значительно способствует переводу доклинических исследований на клинические испытания16,22. Кроме того, это помогает уменьшить необходимое количество животных, как каждое животное представляет свой собственный контроль с течением времени.
В этой статье мы представляем надежную ортотопическую модель ксенотрансплантата MPM, полученную после инъекции клеточной линии MPM человека H2052/484 в плевральную полость агимических мышей. Эта модель, в сочетании с изображением No18F’FDG-PET/CT, является ценным и воспроизводимым методом изучения функциональных и механистических эффектов новых диагностических стратегий и методов лечения МПМ человека.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой статье описывается оригинальная ортотопическая модель клеток MPM H2052/484, впрыскиваемых в плевральную полость агимических мышей, и метод мониторинга с помощью изображения ПЭТ/КТ у мелких животных. Эта модель может быть реализована с умеренной обработки животных и хирургии навыки и…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование финансировалось Ligue Genevoise contre le Cancer (в V.S.-B.) и Центром биомедицинской визуализации (CIBM) университетов и больниц в Петербурге и Лозанне (в D.J.C., O.B. и S.G.).
Materials
| 3-mice bed | Minerve | bed for mice imaging | |
| Athymic Nude-Foxn1n nu/nu | Envigo, Huntingdon, UK | 6907F | immunodeficient mouse |
| Betadine | Mundipharma Medical Company, CH | 111131 | polyvidone iodine solution |
| Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 14190094 | Buffer for cell culture |
| Fetal bovine serum (FBS) | PAA Laboratories, Pasching, Austria | A15-101 | cell culture medium supplement |
| Insulin syringes | BD Biosciences, San Jose, CA, USA | 324826 | syringe for cell injection |
| Penicillin/Streptomycin | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 15140122 | antibiotics for cell culture medium |
| RPMI 1640 | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 61870010 | basal cell culture medium |
| Temgesic (Buprenorphin 0.3 mg/mL) | Alloga SA, CH | 700320 | opioid analgesic product |
| Triumph PET/SPECT/CT | Trifoil, Chatsworth, CA, USA | imaging equipment | |
| Trypsin | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA | 25050014 | enzymatic cell dissociation buffer |
| Virkon S 2% | Milian, Vernier, CH | 972472 | disinfectant |
| Vivoquant | Invicro, Boston, MA, USA |
References
- Grishman, E., Cohen, S., Salomon, M. I., Churg, J. Renal lesions in acute rheumatic fever. The American Journal of Pathology. 51 (6), 1045-1061 (1967).
- Mossman, B. T., Gee, J. B. Asbestos-related diseases. The New England Journal of Medicine. 320 (26), 1721-1730 (1989).
- Pass, H. I., et al. Asbestos exposure, pleural mesothelioma, and serum osteopontin levels. The New England Journal of Medicine. 353 (15), 1564-1573 (2005).
- Allen, L. P., Baez, J., Stern, M. E. C., Takahashi, K., George, F. Trends and the Economic Effect of Asbestos Bans and Decline in Asbestos Consumption and Production Worldwide. The Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (3), (2018).
- LaDou, J., et al. The case for a global ban on asbestos. Environmental Health Perspectives. 118 (7), 897-901 (2010).
- Soeberg, M., Vallance, D. A., Keena, V., Takahashi, K., Leigh, J. Australia’s Ongoing Legacy of Asbestos: Significant Challenges Remain Even after the Complete Banning of Asbestos Almost Fifteen Years Ago. The Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (2), (2018).
- Glynn, M. E., Keeton, K. A., Gaffney, S. H., Sahmel, J. Ambient Asbestos Fiber Concentrations and Long-Term Trends in Pleural Mesothelioma Incidence between Urban and Rural Areas in the United States (1973-2012). Risk Analysis. 38 (3), 454-471 (2018).
- Zhao, J., et al. Epidemiology and trend analysis on malignant mesothelioma in China. The Chinese Journal of Cancer Research. 29 (4), 361-368 (2017).
- Chernova, T., et al. Long-Fiber Carbon Nanotubes Replicate Asbestos-Induced Mesothelioma with Disruption of the Tumor Suppressor Gene Cdkn2a (Ink4a/Arf). Current Biology. 27 (21), 3302-3314 (2017).
- Fukushima, S., et al. Carcinogenicity of multi-walled carbon nanotubes: challenging issue on hazard assessment. The Journal of Occupational Health. 60 (1), 10-30 (2018).
- Robinson, B. W., Musk, A. W., Lake, R. A. Malignant mesothelioma. The Lancet. 366 (9483), 397-408 (2005).
- Ricciardi, S., et al. Surgery for malignant pleural mesothelioma: an international guidelines review. The Journal of Thoracic Diseases. 10, 285-292 (2018).
- Hiddinga, B. I., Rolfo, C., van Meerbeeck, J. P. Mesothelioma treatment: Are we on target? A review. The Journal of Advanced Research. 6 (3), 319-330 (2015).
- Kim, J., Bhagwandin, S., Labow, D. M. Malignant peritoneal mesothelioma: a review. Annals of Translational Medicine. 5 (11), 236 (2017).
- Ampollini, L., et al. Immuno-chemotherapy reduces recurrence of malignant pleural mesothelioma: an experimental setting. The European Journal of Cardiothoracic Surgery. 35 (3), 457-462 (2009).
- de Jong, M., Essers, J., van Weerden, W. M. Imaging preclinical tumour models: improving translational power. Nature Reviews Cancer. 14 (7), 481-493 (2014).
- Mak, I. W., Evaniew, N., Ghert, M. Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment. The American Journal of Translational Research. 6 (2), 114-118 (2014).
- Mazzocchi, A. R., Rajan, S. A. P., Votanopoulos, K. I., Hall, A. R., Skardal, A. In vitro patient-derived 3D mesothelioma tumor organoids facilitate patient-centric therapeutic screening. Scientific Reports. 8 (1), 2886 (2018).
- Gengenbacher, N., Singhal, M., Augustin, H. G. Preclinical mouse solid tumour models: status quo, challenges and perspectives. Nature Reviews Cancer. 17 (12), 751-765 (2017).
- Kanemura, S., et al. Metabolic response assessment with 18F-FDG-PET/CT is superior to modified RECIST for the evaluation of response to platinum-based doublet chemotherapy in malignant pleural mesothelioma. The European Journal of Radiology. 86, 92-98 (2017).
- Truong, M. T., Viswanathan, C., Godoy, M. B., Carter, B. W., Marom, E. M. Malignant pleural mesothelioma: role of CT, MRI, and PET/CT in staging evaluation and treatment considerations. Seminars in Roentgenology. 48 (4), 323-334 (2013).
- MacArthur Clark, J. The 3Rs in research: a contemporary approach to replacement, reduction and refinement. The British Journal of Nutrition. 120, 1-7 (2018).
- Colin, D. J., et al. Experimental Model of Human Malignant Mesothelioma in Athymic Mice. The International Journal of Molecular Sciences. 19 (7), (2018).
- Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. The Journal of Nuclear Medicine. 47 (6), 999-1006 (2006).
- Devaud, C., et al. Tissues in different anatomical sites can sculpt and vary the tumor microenvironment to affect responses to therapy. Molecular Therapy. 22 (1), 18-27 (2014).
- Belizário, J. E. Immunodeficient mouse models: An overview. The Open Immunology Journal. 2, 79-85 (2009).
- Jackaman, C., Yeoh, T. L., Acuil, M. L., Gardner, J. K., Nelson, D. J. Murine mesothelioma induces locally-proliferating IL-10(+)TNF-alpha(+)CD206(-)CX3CR1(+) M3 macrophages that can be selectively depleted by chemotherapy or immunotherapy. Oncoimmunology. 5 (6), 1173299 (2016).
- James, M. L., Gambhir, S. S. A molecular imaging primer: modalities, imaging agents, and applications. Physiological Reviews. 92 (2), 897-965 (2012).
- Kenny, L. M., Aboagye, E. O. Clinical translation of molecular imaging agents used in PET studies of cancer. Advances in Cancer Research. 124, 329-374 (2014).
