Prostate/Prostata (C61) - Establishment of prostate cancer in cynomolgus macaque animal model by orthotropic inoculation of PC-3 cancer cells in situ / Induzione di cancro della prostata in modello animale macaco cynomolgus attraverso inoculazione ortotropica di cellule cancerose PC-3 in situ

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H. Sun
T. Zhang
B. Gui, et al.

Keywords

Abstract

Background. Prostate cancer commonly affects men worldwide. Till now, no suitable animal models which could fully embody the characteristics of human prostate cancer due to different deficiencies are still available. This investigation explored the potential application of cynomolgus macaques to establish prostate cancer animal model which is more similar to the characteristics of human disease. Methods. Four 4-year-old cynomolgus macaques were used in this study. Cyclosporine conducted as immunosuppressant was subcutaneously injected to cynomolgus macaques once daily. Following 7 days of treatment of cyclosporine, 1 °— 107 PC-3 cancer cells mixed with matrigel were injected into the prostate of two cynomolgus macaque, while the other two cynomolgus macaque were injected by culture medium at the same site as the mock group under anaesthesia state. Cefazolin Sodium acted as antibiotics was administered through intramuscular injection for five days after the operation in protection of bacterium infection. The serum concentration of prostate-specific antigen (PSA) and alkaline phosphatase (ALP) for each monkey was detected at the beginning of the experiment, on day 30 and 60. On day 60, all the cynomolgus macaques were sacrified and relevant tissues were collected for histopathological examinations and immunohistochemistry of antihuman α-methylacyl coenzyme A racemase (p504s), p63 and basal keratin antibodies (34βE12) to identify the oncogenesis and metastasis of the prostate carcinoma. Prostate tissues of four cynomolgus macaque were also collected for gene chip determination. Results. The serum concentration of PSA mildly increased in the two PC-3 cancer cells treated monkey on day 30 and 60 although neither the serum concentration of ALP nor body weight was significantly affected. Prostate cancer has developed in two monkeys following PC-3 cancer cells inoculation. It was shown typical prostate cancer could be observed in histopathological examination. These tissue sections revealed that prostate cancer cells had invaded the nerves, the basal layer was discontinued and the developed tumor lesions had reached the grade II Gleason lesion level. Furthermore, the detection of anti-human α-methylacyl coenzyme A racemase (p504s), p63 and basal keratin antibodies (34βE12) by immunohistochemistry also demonstrated that cancer had developed. However, there was no evidence of prostate carcinoma metastasis occurred in the two monkeys. The gene expression profiling analysis also indicated that most human prostate cancer genes were expressed in the prostate tissue of the monkeys. Conclusions. In this study, we have established a cynomolgus macaque model of human prostate carcinoma by an orthotropic injection of PC-3 cancer cell line in situ. These results demonstrated that this model may effectively simulate the biological nature of human prostate carcinomas.  

Induzione di cancro della prostata in modello animale macaco cynomolgus attraverso inoculazione ortotropica di cellule cancerose PC-3 in situ
Background. Il cancro alla prostata colpisce comunemente gli uomini in tutto il mondo. A causa di diverse carenze, ad oggi non sono disponibili modelli animali capaci di incarnare appieno le caratteristiche del cancro umano alla prostata. La presente ricerca ha esplorato la possibilità di impiegare il cynomolgus macaco come modello animale per il cancro alla prostata perché maggiormente simile alle caratteristiche della malattia umana. Metodi. Per questo studio sono stati usati quattro cynomolgus macachi di 4 anni. La ciclosporina usata come immunosoppressore è stata iniettata sottocute ai cynomolgus macachi una volta al giorno. Dopo 7 giorni di trattamento di ciclosporina, 1 °— 107 PC-3 di cellule cancerose mescolate con matrigel sono state iniettate all’interno della prostata di due cynomolgus macachi mentre agli altri due, considerati come gruppo di controllo, è stato iniettato un medium di coltura sotto anestesia. Cefazolin Sodio, utilizzato come antibiotico, è stato somministrato per via intramuscolare per 5 giorni dopo l’operazione come protezione da infezione batterica. È stata misurata la concentrazione di siero del PSA e dell’ALP per ciascuna scimmia all’inizio dell’esperimento, dopo 30 e dopo 60 giorni. Al 60° giorno, tutti i cynomolgus macachi sono stati sacrificati ed i tessuti più rilevanti sono stati raccolti per effettuare le analisi istopatologiche e l’immunoistochimica utilizzando l’α-metilacil coenzima A racemasi (p504s), il p36 ed anticorpi basali della cheratina (34βE12) per identificare l’oncogenesi e le metastasi del carcinoma prostatico. Sono stati raccolti anche i tessuti della prostata dei quattro cynomolgus macachi per la determinazione del frammento gene. Risultati. La concentrazione sierica del PSA è cresciuta moderatamente nelle due scimmie trattate con cellule cancerose PC-3 al 30° ed al 60° giorno sebbene né la concentrazione sierica di ALP né il peso corporeo fossero significativamente alterati. Il cancro alla prostata si è sviluppato in due scimmie a seguito dell’inoculazione di cellule cancerose PC-3. È stato dimostrato che un tipico cancro alla prostata può essere osservato all’esame istopatologico. Le sezioni dei tessuti hanno rivelato che le cellule del cancro alla prostata avevano invaso i nervi, lo strato basale era discontinuo e le lesioni tumorali sviluppatesi avevano raggiunto il grado II di Gleason. Inoltre, anche il rilevamento tramite l’α-metilacil coenzima A racemasi (p504s), il p36 e gli anticorpi basali della cheratina (34βE12) attraverso l’immunoistochimica, hanno dimostrato che il cancro si era sviluppato. Tuttavia, non c’era evidenza di metastasi dovute al carcinoma prostatico nelle due scimmie. L’analisi del profilo dell’espressione genetica ha anche dimostrato che la maggior parte dei geni del cancro alla prostata nell’uomo si erano manifestati nel tessuto prostatico delle scimmie. Conclusioni. In questo studio, abbiamo istituito un modello cynomolgus macaco del cancro prostatico dell’uomo attraverso una iniezione ortotropica di cellule cancerose PC-3 in situ. Questi risultati hanno dimostrato che questo modello può effettivamente simulare la natura biologica dei carcinomi prostatici dell’uomo. 
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