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.
Metástasis representan más del 90% de las muertes causadas por tumores sólidos. El hueso es el órgano más frecuentemente afectado por la metástasis de varios tipos de cáncer, especialmente de mama y de próstata. Cuando se diagnostica en la clínica, las metástasis óseas por lo general ya han entrado en etapas avanzadas, ya sea con o osteolíticas osteoblásticas alteraciones en el hueso, a menudo acompañadas con síntomas neurológicos.
Los estudios anteriores se centraron principalmente en las metástasis óseas osteolíticas abiertas 1-3, sin embargo, actualmente hemos comprensión de micrometástasis en los huesos limitado antes de la aparición del proceso de osteolítica. Esto es al menos en parte debido a la falta de modelos y enfoques experimentales apropiadas. Modelos de ratones genéticamente modificados de cáncer de mama a menudo metástasis a los pulmones, pero mucho menos eficientemente a los huesos 4. Del mismo modo, los tumores trasplantados ortotópicamente raramente desarrollan metástasis óseas espontáneas, con un poco de 4T1 carcinom mamaria hueso-tropicaluna sub-clones y MSP sobreexpresa PYMT modelo de ratón transgénico como excepciones 5-7. Perforación Intra-tibial puede entregar las células del cáncer a los huesos 8-10, sino que también incurre en el daño y la inflamación de los tejidos locales. Actualmente inyección intracardiaca de líneas celulares de cáncer de mama ha sido el enfoque principal para investigar la colonización hueso 11-13. Sin embargo, después de las células cancerosas se introducen en ventrículo izquierdo sólo una proporción limitada finalmente alcanzará hueso y médula ósea, lo que hace difícil realizar un seguimiento de metástasis microscópicas de una forma cuantificable.
En este estudio, hemos establecido una técnica, a saber, la arteria intra-ilíaca (IIA) de inyección 14, para entregar selectivamente las células cancerosas en los tejidos de las extremidades traseras, enriqueciendo así las células cancerosas en la médula y la médula ósea sin causar daño a los tejidos locales. Debido a la especificidad de hueso, este enfoque también permite tiempo suficiente para que las células de cáncer indolente para colonizar el tiempo antes de la unaimals sucumben a los tumores primarios o metástasis en otros órganos vitales. Cuando se combina con una variedad de otras técnicas, tales como imágenes de bioluminiscencia, la tinción de inmunofluorescencia y la histomorfometría ósea, la inyección IIA es potencialmente útil para una amplia gama de fines de investigación relacionadas con la metástasis en los huesos, especialmente el seguimiento de la progresión de las células cancerosas individuales a múltiples celdas micrometástasis. En particular, hemos demostrado que la inyección IIA nos permite visualizar las interacciones entre las células de cáncer y varios tipos de células que rodea en el microambiente de la médula.
Aunque sólo la arteria ilíaca es el objetivo de la inyección de las células cancerosas, se recomienda la separación de ambos vena iliaca y la arteria de los tejidos circundantes, y para levantarlos juntos como un paquete. Esto se debe a la vena y la arteria ampliamente contacto entre sí, y la pared del vaso venoso es delgada y es fácil de romper. Por lo tanto, para que una inyección de éxito, que ahorra tiempo y esfuerzo para sostener los dos vasos juntos, aunque se inyectan células cancerosas sólo a la arter…
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 |