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.
Metástases representam mais de 90% das mortes causadas por tumores sólidos. O osso é o órgão mais comum afectado por metástases de vários tipos de cancro, especialmente cancros da mama e da próstata. Quando diagnosticado na clínica, metástases ósseas geralmente já entraram estágios avançados com qualquer osteolíticas ou osteoblásticas alterações nos ossos, muitas vezes acompanhados com sintomas neurológicos.
Estudos anteriores predominantemente focado nas metástases ósseas osteolíticas evidentes 1-3, no entanto atualmente temos a compreensão de micrometástases em ossos limitado antes do início do processo de osteolítico. Isto é, pelo menos em parte devido à falta de modelos e abordagens experimentais adequadas. Modelos de ratos geneticamente modificada de cancro da mama frequentemente metastizar para os pulmões, mas muito menos eficientemente aos ossos 4. Da mesma forma, os tumores ortotopicamente transplantados raramente desenvolvem metástases ósseas espontâneas, com alguma 4T1 carcinom mamária osso-tropicaluma sub-clones e MSP overexpressed modelo de rato transgénico PyMT como exceções 5-7. Perfuração intra-tibial pode entregar células cancerosas para o osso 8-10, mas também incorre danos e inflamação de tecidos locais. Atualmente injecção intra-cardíaca de linhas celulares de cancro da mama tem sido a principal abordagem para investigar a colonização óssea 11-13. No entanto, depois de as células cancerosas são introduzidos no ventrículo esquerdo apenas uma proporção limitada vai finalmente chegar osso e medula óssea, o que torna difícil controlar metástases microscópicas de um modo quantificável.
Neste estudo, nós estabelecemos uma técnica, ou seja, intra-arterial ilíaca (IIA) de injecção 14, para entregar seletivamente as células cancerosas nos tecidos dos membros posteriores, enriquecendo assim a célula de câncer nos ossos e medula óssea, sem causar danos aos tecidos locais. Por causa da especificidade do osso, esta abordagem também permite tempo suficiente para que as células cancerosas indolentes para eventualmente colonizar antes a umsucumbir a animais produtores de tumores primários ou metástases em outros órgãos vitais. Quando combinado com uma variedade de outras técnicas, tais como a imagiologia bioluminescente, imunofluorescência e a histomorfometria óssea, AII injecção é potencialmente útil para uma ampla gama de efeitos de pesquisa relacionadas com metástases ósseas, especialmente para controlar a progressão de células cancerígenas único de multi-célula micrometástases. Em particular, foi demonstrado que AII injecção permite visualizar as interacções entre as células cancerosas e vários tipos de células circundante no microambiente do osso.
Embora apenas a artéria ilíaca é alvo de injeção de células cancerosas, recomendamos a separação de ambos veia ilíaca e artéria dos tecidos circundantes, e para levantá-los juntos como um pacote. Isto é porque a veia e a artéria extensivamente contactar uns com os outros, e a parede do vaso venoso é fina e é fácil de quebrar. Portanto, para uma injeção de sucesso, ele economiza tempo e esforço para segurar os dois navios juntos, embora as células cancerosas são injectados apenas para a artéria. Uma…
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 |