Implantación y monitorización por PET/CT de un modelo ortotópico de mesotelioma pleural humano en ratones atímicos
Summary
Este artículo describe la generación de un modelo de ratón ortotópico de mesotelioma pleural humano mediante la implantación de células de mesotelioma H2052/484 en la cavidad pleural de ratones atímicos inmunocomprometidos. El monitoreo longitudinal del desarrollo de tumores intrapleurales se evaluó mediante tomografía multimodal no invasiva [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography and computed tomography.
Abstract
El mesotelioma pleural maligno (MPM) es un tumor raro y agresivo que surge en el mesotelio que cubre los pulmones, el corazón y la cavidad torácica. El desarrollo de MPM se asocia principalmente con el amianto. Los tratamientos proporcionan sólo una supervivencia modesta, ya que el promedio de supervivencia media es de 9 a 18 meses desde el momento del diagnóstico. Por lo tanto, deben identificarse tratamientos más eficaces. La mayoría de los datos que describen nuevas dianas terapéuticas se obtuvieron de experimentos in vitro y deben validarse en modelos preclínicos in vivo fiables. Este artículo describe uno de estos modelos ortotópicos MPM fiables obtenidos después de la inyección de una línea celular MPM humana H2052/484 en la cavidad pleural de ratones atímicos inmunodeficientes. El trasplante en el sitio ortotópico permite estudiar la progresión del tumor en el entorno natural in vivo. La radiografía molecular de tomografía por emisión de positrones/tomografía computarizada (PET/CT) utilizando la radiosonda clínica [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose ([18F]FDG) es el método de diagnóstico de elección para examinar a pacientes con MPM. En consecuencia, se utilizó [18F]FDG-PET/CT para monitorear longitudinalmente la progresión de la enfermedad del modelo ortotópico H2052/484. Esta técnica tiene un alto potencial 3R(Reduce el número de animales, Refine para disminuir el dolor y la incomodidad, y Replace experimentación con animales con alternativas) ya que el desarrollo del tumor puede ser monitoreado de forma no invasiva y el número de animales requeridos podría reducirse significativamente.
Este modelo muestra una alta tasa de desarrollo, un rápido crecimiento tumoral, es rentable y permite una rápida traducción clínica. Mediante el uso de este modelo de MPM de xenoinjerto ortotópico, los investigadores pueden evaluar las respuestas biológicas de un modelo MPM fiable después de intervenciones terapéuticas.
Introduction
El mesotelioma pleural maligno (MPM) es un cáncer asociado con mayor frecuencia a la exposición a fibras de amianto1,2,3. Aunque el amianto ha sido prohibido en la mayoría de los países occidentales4,5,6, la incidencia de MPM sigue aumentando7,8. Recientemente, la exposición de ratones a nanotubos de carbono sugiere que pueden resultar en un riesgo significativo para la salud en los seres humanos9,10. Los datos sugieren que la exposición a estos productos puede inducir inflamación crónica y cambios moleculares (por ejemplo, pérdida de vías supresoras tumorales) que subyacen a la progresión al mesotelioma maligno. Actualmente, los nanotubos de carbono multipared son uno de los productos más importantes de la nanotecnología y se incorporan cada vez más en diversos productos como compuestos, materiales de almacenamiento de energía, medicina, electrónica y materiales de remediación ambiental.
EL MPM es un cáncer con mal pronóstico, y la mayoría de los pacientes mueren dentro de los dos años posteriores al diagnóstico debido a una eficacia limitada de las modalidades de tratamiento actuales11. La elección del tratamiento para mpM depende de la etapa del cáncer. Para la mayoría de los MPM en estadio temprano (etapa 1 y posiblemente algunos tumores en estadio 2 o 3), el enfoque clínico es una terapia multimodal que incluye la resección quirúrgica de los tumores, asociada a la radioterapia y la quimioterapia12. Se indica una quimioterapia combinada con cisplatino y pemetrexed para el tratamiento de la mayoría de los pacientes diagnosticados con enfermedad invasiva localmente avanzada, que no es susceptible de resección quirúrgica, o que de otro modo no son candidatos a la cirugía curativa13,14. Por lo tanto, es urgente desarrollar tratamientos más eficaces para los pacientes con MPM. Sin embargo, hay pocos modelos animales in vivo validados que reflejen la relevancia clínica de MPM. Se han desarrollado varios modelos murianos MPM, pero la mayoría de ellos no recapitulan fielmente los aspectos complejos del microambiente tumoral MPM15,16,17,18. El uso de MPM inducido por amianto en ratones, modelos de ratón MPM genéticamente diseñados o modelos de trasplante singéneo de líneas celulares MPM murinas están limitados por diferencias fenotípicas y funcionales fundamentales y, en consecuencia, traducen mal nuevos descubrimientos a la clínica. Otros modelos de MPM murinos preclínicos se basan principalmente en xenoinjertos subcutáneos o peritoneales de líneas celulares humanas en ratones inmunodeficientes. Si bien estos modelos son fáciles de controlar y proporcionan datos fundamentales, el microambiente de estos xenoinjertos no es tan comparable a los tumores humanos que deterioran el poder traslacional de la mayoría de estos estudios preclínicos17,19. Por el contrario, los xenoinjertos ortotópicos reflejan mejor el comportamiento tumoral del paciente y la respuesta al tratamiento, ya que están rodeados de un microambiente similar al que se encuentra en el sitio original del tumor16.
La toma de imágenes moleculares por [18F]FDG-PET/CT es el método de elección para monitorear longitudinalmente la progresión de la enfermedad en pacientes con MPM20,21. Por lo tanto, recurrir a este método de imagen no invasiva promueve en gran medida la traducción de estudios preclínicos a ensayos clínicos16,22. Además, ayuda a reducir el número requerido de animales, ya que cada animal representa su propio control a lo largo del tiempo.
En este artículo, presentamos un modelo MPM de xenoinjerto ortotópico fiable obtenido después de la inyección de la línea celular MPM humana H2052/484 en la cavidad pleural de ratones atímicos. Junto con la imagen [18F]FDG-PET/CT, este modelo es un método valioso y reproducible para estudiar los efectos funcionales y mecanicistas de las nuevas estrategias de diagnóstico y tratamientos para MPM humano.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artículo describe un modelo ortotópico original de células MPM H2052/484 inyectadas en la cavidad pleural de ratones atímicos y un método de monitoreo por imágenes PET/CT de animales pequeños. Este modelo se puede implementar con habilidades moderadas de manejo de animales y cirugía y muestra una muy buena tasa de desarrollo. Permite una gran ventana experimental de unas 10 semanas en ratones no tratados y la detección longitudinal no invasiva de tumores tan pronto como 2 semanas después de la inyección.<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue financiada por Ligue Genevoise contre le Cancer (a V.S.-B.) y por el Centro de Imágenes Biomédicas (CIBM) de las Universidades y Hospitales de Ginebra y Lausana (a D.J.C., O.B. y 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 |
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