Establishment and characterization of in vivo models of glial tumors

Abstract

Gliomas são o tipo de tumor cerebral mais predominante e maligno. O estabelecimento de modelos de investigação, em especifico, aqueles que mimetizam a complexidade tecidual patente nos tumores, são uma ferramenta extremamente útil para elucidar como é que lesões genéticas induzem o perfil agressivo da doença. A investigação científica tem usado linhas celulares de glioma estabelecidas in vitro, para estudar a genética e reposta terapêutica destes tumores, contudo tendo em conta que a interacção entre o tumor e o organismo deve ser considerada, subsiste a necessidade de confirmação dos resultados em modelos in vivo. Estes são cada vez mais procurados, devido ao seu curto tempo de experiencia, ao seu baixo custo e manutenção. O objectivo deste estudo foi estabelecer e caracterizar dois modelos in vivo de tumores gliais. De forma a estabelecer o ensaio da membrana cório-alantóide (CAM) no nosso laboratório, várias linhas celulares foram depositadas na CAM e foi observado que todas elas eram capazes de formar micro tumores in ovo. Foi observado que duas linhas celulares de glioma analisadas mantinham a expressão de alguns marcadores de diferenciação e agressividade tumoral, tais como, EGFR e GFAP. Também foi observado que, uma linha celular de glioma possuía a capacidade de invadir e migrar a ectoderme e a mesoderme da CAM. Além disso, foi avaliado in ovo, a resposta de uma linha de glioma a dois fármacos anti-tumorais, temozolomida e ácido α-ciano-4-hidroxicinâmico (CHC). A temozolomida, um agente quimioterápico padrão usado em doentes com glioma, e foi observado que in ovo ocorria inibição do crescimento de uma linha celular de glioma após tratamento tópico com este agente. Igualmente, o crescimento in ovo de micro tumores foi inibido após tratamento com CHC. O segundo modelo usado é um modelo de roedor de gliomas quimicamente induzidos, designado por o modelo de rato induzido por ENU. Neste ensaio preliminar, duas ratas prenhas receberam uma dose de ENU, uma recebeu somente o respectivo veículo, e posteriormente as respectivas ninhadas foram avaliadas para a presença de gliomas. Durante os 211 dias de vida dos animais, nenhum deles apresentou sinais de doença. Na necrópsia, todos os cérebros dos ratos foram avaliados para a presença de tumores. A análise histológica e por imunohistoquímica, com os anticorpos, GFAP, S100 e vimentina não revelou quaisquer lesões associadas a gliomas. Para finalizar, o modelo da CAM de galinha é um modelo alternativo in vivo importante para estudar proliferação celular, invasão e reposta terapêutica in vivo de linhas celulares bem caracterizadas. Optimizações são necessários para estabelecer o modelo indução por ENU de tumores cerebrais.

Glial tumors are the most prevalent and lethal type of brain tumors. Model systems, especially those that closely mimic the human tumor, provide an important opportunity to investigate how genetic lesions lead to the aggressive clinical behavior. Research as taken advantage of well established in vitro glioma cell lines, in order to study the genetics and new target therapies to these tumors, but interaction between the tumor and the host organism must be considerer. In vivo models can be used for in vitro hypothesis confirmation. In vivo alternative models are increasingly sought because of their short time duration, low cost and maintenance. The aim of this study was to establish and characterized two in vivo models of glial tumors. In order to establish the chick chorionallantoic membrane (CAM) assay, several cancer cell lines, were inoculated in CAM and it was observed that all formed micro tumors in ovo. It was showed that in ovo, two glioma cell lines analyzed continue to express some markers of tumor differentiation and aggressiveness, such as GFAP and EGFR. In addition, it was observed that glioma cell lines had the capability to invade and migrate the CAM ectoderme and mesoderme. Furthermore, it was accessed in ovo, the response of a glioma cell line to two anti-tumoral drugs, temozolomide and α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHC). Temozolomide is the standard chemotherapeutic agent used in glioma patients, and it was observed in ovo, inhibition on the growth of the glioma cell line after topical treatment with this agent. Similarly, a growth inhibitory effect in ovo micro tumors was detected following CHC treatment. The second model is a rodent model of chemically induced gliomas, the ENU-induced rat gliomas model. In this preliminary assay, two female pregnant rats receive the dose of ENU and one received the vehicle and respective litter was evaluated for the presence of gliomas. During the 211 days of life of the animals, none showed signs of disease. At necropsy, all animal brains were screened for the presence of tumors. Histological and immunohistochemistry evaluation using GFAP, S100 and vimentin antibodies did not showed any lesion with clear signs of a glioma tumor. Concluding, the chick CAM assay can constitute an important alternative in vivo model to study cell proliferation, invasion and drug response of well establish tumor cell lines. Further improvements are warranted to establish the ENU-induced rat glioma.