Athymic Farelerde İnsan Plevral Mezotelyoma'nın Ortotopik Modelinin PET/BT ile İmplantasyonu ve İzlenmesi
Summary
Bu makalede, h2052/484 mezotelyoma hücrelerinin immünazatlı atimik farelerin plevral kaviteye implantasyonu ile insan plevral mezotelyoma bir ortopik fare modeli nin üretimi açıklanmaktadır. İntraplevral tümörlerin gelişiminin uzunlamasına takibi non-invaziv multimodal[18F]-2-floro-2-deoksi-D-glukoz pozitron emisyon tomografisi ve bilgisayarlı tomografi görüntüleme ile değerlendirildi.
Abstract
Malign plevral mezotelyoma (MPM), mezotelyumda akciğerleri, kalbi ve göğüs boşluğunu kaplayan nadir ve agresif bir tümördür. MPM gelişimi esas olarak asbest ile ilişkilidir. Ortanca sağkalım ortalaması tanı konduktan 9-18 ay olduğu için tedaviler sadece mütevazı bir sağkalım sağlar. Bu nedenle daha etkili tedaviler tespit edilmelidir. Yeni terapötik hedefleri açıklayan verilerin çoğu in vitro deneylerden elde edilebildi ve güvenilir in vivo preklinik modellerde doğrulanması gerekiyor. Bu makalede, immünofik atimik farelerin plevral kavite içine bir insan MPM hücre hattı H2052/484 enjeksiyonu sonrasında elde edilen böyle bir güvenilir MPM ortotopik modeli açıklanmaktadır. Ortotopik bölgede transplantasyon, doğal in vivo ortamda tümörün ilerlemesinin incelenmesini sağlar. Pozitron emisyon tomografisi/bilgisayarlı tomografi (PET/BT) moleküler görüntüleme klinik [18F]-2-floro-2-deoksi-D-glukoz([18F]FDG) radyotracer, MPM’li hastaların incelenmesinde tercih edilen tanı yöntemidir. Buna göre [18F]FDG-PET/CT H2052/484 ortotopik modelin hastalık ilerlemesini uzunlaizlemek için kullanıldı. Tümör gelişimi non-invaziv olarak izlenebilir ve gerekli hayvan sayısı önemli ölçüde azaltılabilir beri bu teknik yüksek bir 3R potansiyele sahiptir(Reduce hayvan sayısı, ağrı ve rahatsızlık azaltmak için Refine ve alternatifler iyer Replace hayvan deneyleri).
Bu model yüksek bir gelişme hızı görüntüler, hızlı bir tümör büyüme, maliyet-etkin ve hızlı klinik çeviri sağlar. Bu ortotopik ksenogreft MPM modelini kullanarak, araştırmacılar terapötik müdahaleler sonrasında güvenilir bir MPM modelinin biyolojik yanıtlarını değerlendirebilirler.
Introduction
Malign plevral mezotelyoma (MPM) en sık asbest liflerine maruz kalma ile ilişkili bir kanserdir1,2,3. Asbest çoğu Batı ülkesinde yasaklanmış olmasına rağmen4,5,6, MPM insidansı halaartmaktadır 7,8. Son zamanlarda, karbon nanotüpler farelerin maruz kalma onlar insanlarda önemli sağlık riski neden olabileceğini düşündürmektedir9,10. Veriler, bu ürünlere maruz kalmanın kronik inflamasyona ve malign mezotelyoma ilerlemenin altında yatan moleküler değişikliklere (örneğin, tümör baskılayıcı yolların kaybına) yol açabileceğini düşündürmektedir. Şu anda, multiwall karbon nanotüpler nanoteknolojinin en önemli ürünlerinden biridir ve giderek kompozitler, enerji depolama malzemeleri, tıp, elektronik ve çevresel iyileştirme malzemeleri gibi çeşitli ürünler dahil edilmektedir.
MPM kötü prognoz ile bir kanser, ve çoğu hasta mevcut tedavi yöntemleri sınırlı etkinliği nedeniyle tanı dan sonra iki yıl içinde ölür11. MPM için tedavi seçimi kanser evrelerine bağlıdır. En erken evre MPM için (evre 1 ve muhtemelen bazı evre 2 veya 3 tümörler), klinik yaklaşım tümörlerin cerrahi rezeksiyonu da dahil olmak üzere multimodal bir tedavi, radyoterapi ve kemoterapi ile ilişkili12. Sisplatin ve pemetrexed ile kombine kemoterapi cerrahi rezeksiyon için uygun değildir, ileri lokal invaziv hastalık tanısı çoğu hastanın tedavisinde endikedir, ya da aksi takdirde küratif cerrahi için aday değildir13,14. Bu nedenle, MPM hastaları için daha etkili tedaviler geliştirmek için acil bir ihtiyaç vardır. Ancak, MPM klinik alaka yansıtan vivo hayvan modelleri birkaç doğrulanmış vardır. Birkaç murine MPM modelleri geliştirilmiştir ama bunların çoğu sadakatle MPM tümör mikroçevre15,16,17,18karmaşık yönlerini özetlemek yok . Farelerde asbestkaynaklı MPM kullanımı, genetiği değiştirilmiş MPM fare modelleri veya murine MPM hücre hatlarının synjenik transplantasyon modelleri temel phenotipik ve fonksiyonel farklılıklar la sınırlıdır ve sonuç olarak, yeni keşifleri kliniğe kötü bir şekilde çevirir. Diğer preklinik murine MPM modelleri çoğunlukla immünoffik farelerde insan hücre hatlarının deri altı veya periton ksenogreftlerine dayanır. Bu modelleri izlemek ve temel verileri sağlamak kolay olsa da, bu ksenogreftlerin mikroortamı bu preklinik çalışmaların çoğunun çeviri gücünü bozan insan tümörleri ile karşılaştırılabilir değildir17,19. Tersine, ortotopik ksenogreftler daha iyi hasta tümör davranışı ve tedaviye yanıt yansıtmak gibi orijinal tümör sitede bulunan benzer bir mikroçevre ile çevrilidir16.
[18F]FDG-PET/BT moleküler görüntüleme MPM20,21olan hastalarda hastalık ilerlemesini uzunlamasına izlemek için tercih edilen bir yöntemdir. Bu nedenle, bu non-invaziv görüntüleme yöntemine başvurmak klinik çalışmalara preklinik çalışmaların çevirisini büyük ölçüde teşvik etmektedir16,22. Ayrıca, her hayvan zaman içinde kendi kontrolünü temsil ettiği için gerekli hayvan sayısını azaltmaya yardımcı olur.
Bu yazıda, atimik farelerin plevral kaviteye insan MPM hücre hattı H2052/484 enjeksiyonu sonrasında elde edilen güvenilir bir ortotopik ksenogreft MPM modeli saılmaktadır. [18F]FDG-PET/CT görüntüleme ile birleştiğinde, bu model insan MPM için yeni tanı stratejileri ve tedavilerin fonksiyonel ve mekanistik etkilerini incelemek için değerli ve tekrarlanabilir bir yöntemdir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu makalede, atimik farelerin plevral kavitesinde enjekte edilen MPM H2052/484 hücrelerinin orijinal ortotopik modeli ve küçük hayvan PET/CT görüntüleme siyumlama yöntemi açıklanmaktadır. Bu model orta hayvan işleme ve cerrahi becerileri ile uygulanabilir ve çok iyi bir gelişme oranı görüntüler. Tedavi edilmeyen farelerde yaklaşık 10 haftalık büyük bir deneysel pencere ve enjeksiyondan 2 hafta sonra tümörlerin non-invaziv longitudinal tespitine olanak sağlar.
Ortotopi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Ligue Genevoise contre le Cancer (V.S.-B.) ve Cenevre ve Lozan Üniversiteleri ve Hastaneleri Biyomedikal Görüntüleme Merkezi (CIBM) tarafından (D.J.C., O.B. ve S.G.)’ye finanse edilmiştir.
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).
