This manuscript provides the detailed procedure of intra-iliac artery (IIA) injection, a technique to deliver cancer cells specifically to hind limb tissues including bones to establish experimental bone metastases. Although initially established with breast tumor models, this protocol can be easily extended to other cancer types.
Intra-iliac artery (IIA) injection is an efficient approach to introduce metastatic lesions of various cancer cells in animals. Compared to the widely used intra-cardiac and intra-tibial injections, IIA injection brings several advantages. First, it can deliver a large quantity of cancer cells specifically to hind limb bones, thereby providing spatiotemporally synchronized early-stage colonization events and allowing robust quantification and swift detection of disseminated tumor cells. Second, it injects cancer cells into the circulation without damaging the local tissues, thereby avoiding inflammatory and wound-healing processes that confound the bone colonization process. Third, IIA injection causes very little metastatic growth in non-bone organs, thereby preventing animals from succumbing to other vital metastases, and allowing continuous monitoring of indolent bone lesions. These advantages are especially useful for the inspection of progression from single cancer cells to multi-cell micrometastases, which has largely been elusive in the past. When combined with cutting-edge approaches of biological imaging and bone histology, IIA injection can be applied to various research purposes related to bone metastases.
Métastases représentent plus de 90% des décès causés par des tumeurs solides. L'os est l'organe le plus commun affecté par des métastases de divers types de cancer, notamment les cancers du sein et de la prostate. Lorsqu'elle est diagnostiquée dans la clinique, les métastases osseuses habituellement sont déjà entrés dans les stades avancés avec soit ostéolytiques ou ostéoblastiques altérations osseuses, souvent accompagnées de symptômes neurologiques.
Des études antérieures principalement axées sur les manifestes des métastases osseuses ostéolytiques 1-3, mais nous avons actuellement compréhension des micrométastases dans les os limité avant le début du processus d'ostéolyse. Ceci est au moins en partie à cause du manque de modèles et approches expérimentales appropriées. Des modèles de souris transgéniques de cancer du sein métastasent souvent aux poumons, mais beaucoup moins efficacement aux os 4. De même, les tumeurs orthotopiquement transplantées développent rarement des métastases osseuses spontanées, avec une certaine 4T1 carcinom mammaire d'os-tropicalun sous-clones et MSP surexprimés modèle de souris transgénique PyMT comme des exceptions 5-7. Perçage intra-tibial peut fournir les cellules cancéreuses à l'os 8-10, mais il encourt également des dommages et de l' inflammation dans les tissus locaux. Actuellement injection intra-cardiaque de lignées de cellules de cancer du sein a été la principale approche pour étudier la colonisation osseuse 11-13. Cependant, après que les cellules cancéreuses sont introduits dans le ventricule gauche seulement une proportion limitée sera finalement atteindre l'os et la moelle osseuse, ce qui rend difficile le suivi des métastases microscopiques d'une manière quantifiable.
Dans cette étude, nous établissons une technique, à savoir l' artère intra-iliaque (IIA) injection 14, pour délivrer sélectivement les cellules cancéreuses dans les tissus des membres postérieurs, enrichissant ainsi les cellules cancéreuses dans les os et la moelle osseuse sans causer de dommages aux tissus locaux. En raison de la spécificité de l'os, cette approche permet également de suffisamment de temps pour les cellules cancéreuses indolents pour coloniser finalement avant unimals succombent à des tumeurs primaires ou de métastases dans d'autres organes vitaux. Lorsqu'il est combiné avec une variété d'autres techniques, telles que l'imagerie par bioluminescence, immunofluorescence et histomorphométrie osseuse, l'injection IIA est potentiellement utile pour un large éventail d'objectifs de recherche liés à des métastases osseuses, en particulier pour suivre la progression des cellules cancéreuses individuelles à multi-cellulaire micrométastases. En particulier, nous avons démontré que l'injection II nous permet de visualiser les interactions entre les cellules cancéreuses et les différents types de cellules dans le microenvironnement entourant l'os.
Bien que l'artère iliaque est la cible d'injection pour les cellules cancéreuses, nous recommandons la séparation des deux veine iliaque et l'artère à partir de tissus environnants, et les élevons ensemble comme un paquet. En effet, la veine et l'artère contacter intensivement les uns avec les autres, et la paroi du vaisseau veineux est mince et est facile à briser. Par conséquent, pour une injection réussie, il fait gagner du temps et des efforts pour maintenir les deux navires ensemble, bien …
The authors have nothing to disclose.
Research in Zhang lab was supported by X. H.-F. Z.’s NCI CA151293, CA183878, Breast Cancer Research Foundation, U.S. Department of Defense DAMD W81XWH-13-1-0195, a Pilot Award of CA149196-04, McNair Medical Institute and by H.W.’s U.S. Department of Defense DAMD W81XWH-13-1-0296.
Materials | |||
DMEM | HyClone | SH30022.01 | |
FBS | Gibco | 16000 | |
Pen/Strep Amphatericin B | Lonza Biowhittaker | 17-745E | |
PBS | Lonza Biowhittaker | 17-516F | |
Trypsin/EDTA solution | HyClone | SH30042.01 | |
45uM cell strainer | VWR International Laboratory | 195-2545 | |
MediGel CPF with carprofen | Controlled item from veterinary care in BCM | For pain management | |
Buprenorphine | Controlled item from veterinary care in BCM | For pain management | |
Estradiol pellet | Innovative Research of America | SE-121 | |
Ketamine and xylazine | Controlled item from veterinary care in BCM | ||
Vet ointment | Controlled item from veterinary care in BCM | Avoid eye dryness | |
Shaver | Oster | 78005-050 | For furred mice |
Isopropyl ethanol | ACROS | 67-63-0 | |
Betadine surgical scrub | Controlled item from veterinary care in BCM | ||
#10 scalpel blades | Ted Pella, Inc | 549-3CS-10 | Multiple |
No. 3 handle | Ted Pella, Inc | 541-31 | Need to be autoclaved |
Sterile surgical drape | Sai Infusion Technology | PSS-SD1 | |
Straight forceps | Roboz Surgical Instrument | RS-5132 | Need to be autoclaved |
Straight fine forceps | Fine Science Tools | 11253-20 | Need to be autoclaved |
Edged fine forceps | Fine Science Tools | 11253-25 | Need to be autoclaved |
4-0 Vicryl silk suture | Johnson & Johnson Health Care | J214H | |
31G insuline syringes | BD | 328418 | Multiple |
Q-tips cotton swabs (Sterile) | VWR International Laboratory | 89031-272 | |
Skin glue | Henry Schein Animal Health | 31477 | For surgery site skin closure |
Ear Tag Applicator | Fine Science Tools | 24220-00 | |
Ear tags | Fine Science Tools | 24220-50 | |
D-luciferin | Gold Biotechnology | LUCK | Avoid light and put on ice |
28G insulin syringes | BD | 329410 | For intra-orbital injection |
Paraformadehyde | Alfa Aesar | 30525-89-4 | For tissue fixation |
EDTA | OmniPur | 4050 | For bone tissue decalficication |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Dissection microscope | Leica | Leica S6E stereo | |
IVIS Lumina II imaging system | Advanced Molecular Vision | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
Anti-GFP antibodies (JL-8) | Clontech | 632381 | |
Anti-ALP antibodies | Abcam | ab108337 | |
Anti-Osterix antibodies | Abcam | ab22552 |