Modelos experimentais de metástases pulmonares de Osteossarcoma em murganhos

Abstract

Introdução: O desenvolvimento de metástases pulmonares é atualmente a principal causa de morte nos doentes com osteossarcoma (OS). As abordagens terapêuticas atualmente disponíveis para o tratamento da doença metastática são pouco eficazes, sendo urgente a identificação de novos alvos terapêuticos e o desenvolvimento de novos fármacos. A falta de modelos animais que mimetizem de forma fiel o desenvolvimento da doença metastática tem contribuído para os poucos avanços no tratamento de OS metastizado. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de modelos de metástases pulmonares de OS em murganhos, capazes de recapitularem as diferentes etapas da cascata metastática e com potencial de aplicação em investigação pré-clínica. Materiais e Métodos: Foram utlizados murganhos da estirpe Swiss nu/nu e uma linha celular humana de OS (143B) transduzida com o gene repórter da luciferase. Na indução de metástases pulmonares foram utilizadas duas abordagens: o modelo de metastização experimental e o modelo de metastização espontânea. O primeiro foi induzido através da injeção intravenosa das células tumorais na veia lateral da cauda. Dentre estes, um grupo de animais foi sujeito a um pré-tratamento com o secretoma das células tumorais antes da injeção das células na veia lateral da cauda. No modelo de metastização espontânea, foi induzido um tumor primário por injeção subcutânea das células tumorais. O tumor foi removido cirurgicamente e os animais foram mantidos em observação até ao aparecimento das lesões. A formação de metástases pulmonares foi monitorizada semanalmente por imagiologia ótica de bioluminescência até um máximo de 8 semanas. Após a necrópsia, as lesões pulmonares foram recolhidas para caraterização histopatológica. Resultados: No grupo de animais inoculados com as células tumorais na veia lateral da cauda, apenas 50% desenvolveram metástases pulmonares unilobulares. O pré-tratamento com o secretoma promoveu a formação de metástases em todos os animais e mais precocemente, tendo evoluído na sua maioria para múltiplas metástases. No modelo espontâneo, apenas um terço desenvolveu metástases pulmonares após a remoção do tumor primário. As lesões pulmonares apresentaram um padrão histopatológico semelhante, com áreas de necrose central e deposição de alfa-SMA nos septos alveolares peritumorais. Conclusões: O secretoma das células tumorais contém moléculas bioativas que favorecem a colonização e subsequente proliferação das células tumorais no parênquima pulmonar, destacando a importância do nicho pré-metastático na formação de metástases. O modelo de metastização espontânea confirmou o tropismo das células de OS para o pulmão. Apesar de melhor reproduzir todas as etapas da cascata metastática, a eficiência de formação é baixa.

Introduction: The development of lung metastases is currently the leading cause of death in patients with osteosarcoma (OS). The therapeutic approaches available for the treatment of metastatic disease are ineffective, which underlies the urgent need to identify new therapeutic targets and to develop more effective drugs. The lack of animal models that faithfully mimic the development of metastatic disease has contributed to the few advances in the metastatic OS treatment. The aim of this work was the development of models of lung metastasis of OS in mice, capable of mimicking the different stages on the metastatic cascade with potential for application in preclinical investigation. Materials and Methods: Swiss nu/nu mice and a human OS (143B) cell line stably transduced with the luciferase reporter gene were used. Two different approaches were employed to induce lung metastases: the experimentally induced and spontaneous metastasis models. The first was induced by intravenous injection of tumor cells into the lateral vein of the tail. A group was pretreated with the tumor cell secretome before the intravenous cells injection. In the spontaneous metastasis model, a primary tumor was induced by subcutaneous injection of tumor cells. The tumor was surgically resected and the animals maintained under observation for metastasis to develop. The formation of lung metastases was monitored weekly by optical imaging of bioluminescence up to a maximum of 8 weeks. Pulmonary lesions were collected at necropsies for histopathological characterization. Results: Only 50% of the animals inoculated with tumor cells in the tail vein developed unilobular lung metastases. Pretreatment with the secretome promoted the formation of lung metastases in all animals that have appeared early and evolved mostly to multiple metastases. In the spontaneous model, only one third developed lung metastases one week after removal of the primary tumor. The pulmonary lesions showed a similar histopathological pattern, with areas of central necrosis and deposition of alfa-SMA in the peritumoral alveolar septa. Conclusions: The tumor cell secretome contains bioactive molecules that favor colonization and subsequent proliferation of tumor cells in the lung parenchyma, highlighting the importance of the pre-metastatic niche in the formation of lung metastases. The spontaneous metastasis model confirmed the tropism of OS cells to the lung. Despite reproducing all stages of the metastatic cascade, the efficiency of spontaneous lung metastasis formation is low.