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.
גרורות מהוות יותר מ -90% של מקרי מוות שנגרם על ידי גידולים מוצקים. עצם הוא האיבר הנפוץ ביותר מושפע גרורות של סוגי סרטן שונים, בעיקר סרטן השד וסרטן הערמונית. כאשר אובחן במרפאה, גרורות בעצמות בדרך כלל כבר נכנסו בשלבים מתקדמים גם עם שינויים osteolytic או osteoblastic בעצם, מלווה לעתים קרובות עם סימפטומים נוירולוגיים.
מחקרים קודמים התמקדו בעיקר על גרורות בעצמות osteolytic גלויה 1-3, אולם בשלב זה אנו מוגבלים הבנה של micrometastases בעצמות לפני תחילת תהליך osteolytic. זהו, לפחות באופן חלקי בשל העדר מודלים וגישות ניסיוני המתאימים. גנטי במודלים של עכברים מהונדסים של סרטן השד לעתים קרובות גרורים לריאות, אבל הרבה פחות יעיל לעצמות 4. כמו כן, גידולים המושתלים orthotopically לעתים רחוקות לפתח גרורות בעצמות ספונטניות, עם כמה טרופי עצם 4T1 חלב carcinomתת-שיבוטים MSP ביטוי יתר במודל עכבר מהונדס PyMT כחריגים 5-7. קידוח Intra-השוקה יכול לספק תאים סרטניים עד העצם 8-10, אבל זה גם נגרם לו נזק ודלקת לרקמות מקומיות. נכון לעכשיו הזרקה תוך לב של שורות תאי סרטן השד כבר הגישה הגדולה לחקור עצם קולוניזציה 11-13. עם זאת, לאחר תאים סרטניים מוכנסים חדר השמאלי רק חלק מוגבל ולבסוף יגיע עצם ומח עצם, ולכן קשה לעקוב אחר גרורות מיקרוסקופיות באופן לכימות.
במחקר זה, אנו קובעים טכניקה, כלומר עורק התוך הכסל (IIA) הזרקת 14, כדי לספק תאים סרטניים באופן סלקטיבי לרקמות הגפיים האחוריות, ובכך להעשיר תאים סרטניים עצם ומח העצם ללא גרימת נזק לרקמות מקומיות. בגלל סגוליות העצם, גישה זו גם מאפשרת מספיק זמן עבור תאים סרטניים עצלים בסופו של דבר ליישב לפניimals להיכנע גידולים או גרורות עיקריים באיברים חיוניים אחרים. בשילוב עם מגוון רחב של טכניקות אחרות, כגון הדמיה פליטת אור, מכתים immunofluorescence ועצמות histomorphometry, הזרקת IIA שימושית פוטנציאלי עבור טווח רחב של מטרות המחקר הקשורים גרורות בעצמות, במיוחד כדי לעקוב אחר התקדמות מתאי סרטן יחיד אל התא רב micrometastases. בפרט, הראינו כי הזרקת IIA מאפשר לנו לדמיין את יחסי הגומלין בין תאים סרטניים מסוגים שונים סביב התאים במיקרו-סביבה של העצם.
אמנם רק עורק הכסל הוא היעד של הזרקת תאים סרטניים, אנו ממליצים על הפרדת שני וריד הכסל עורק מן הרקמות הסובבות, וכדי להרים אותם יחד כמו חבילה. הסיבה לכך היא כי הוורידים והעורקים בהרחבת קשר אחד עם השני, ועל קיר כלי הוורידים הוא דקים קל לשבור. לכן, עבור זריקה מוצלחת, זה חוסך ז…
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 |