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EMT6-Luc: monitoreo in vivo de desarrollo metastásico y eficacia de tratamiento

Author: Sheri Barnes, PhD | Associate Director, Scientific Development
Date: February 2021


Successful treatment of breast cancer by immunotherapy continues to be a challenge, but emerging clinical data is encouraging.3   To help enable preclinical research of immunotherapy in breast cancer, we have developed the orthotopic EMT6 syngeneic breast tumor model in 2018.  

The EMT6 model was derived from a transplanted hyperplastic alveolar metastatic lung nodule in BALB/c mice.4 As further data was generated with this model, observations of metastatic foci in the lung visible upon gross necropsy occurred in up to 40 % of control mice. As metastasis is common in breast cancer patients, it was important to take advantage of this finding, so a luciferase enabled EMT6 cell line (EMT6-Luc) was generated to monitor thoracic metastasis by bioluminescence imaging (BLI) in vivo.  For this project, animal care and use was conducted according to animal welfare regulations in an AAALAC-accredited facility with IACUC protocol review and approval.

En este destacado, presentamos datos de nuestro estudio de eficacia inicial con el modelo EMT6-Luc implantado en el panículo adiposo mamario (PAM), tanto por medición de calibre del tumor primario como por BLI del área torácica para monitorear la evolución de la enfermedad metastásica. El crecimiento del tumor de control para los modelos EMT6 y EMT6-Luc se muestra en la imagen 1. Tanto para el modelo parental como para el EMT6-Luc, el tiempo de duplicación promedio de los tumores en el PAM es de 5,5 días, lo que permite una ventana terapéutica de dos a tres semanas para evaluar la actividad antitumoral de los agentes de prueba.

Imagen 1. Crecimiento de control individual de EMT6 (A) y EMT6-Luc (B) implantados ortotópicamente (panículo adiposo mamario) en ratones Balb/c hembra.

Para determinar la respuesta de EMT6-Luc a un bloqueo de punto de control, los ratones con tumores EMT6-Luc se trataron con anti-mPD-1 o anti-mPD-L1. Las respuestas al bloqueo de punto de control fueron moderadas en comparación con el control (imagen 2) y las respuestas a anti-mPD-1 en EMT6-Luc fueron similares a aquellos datos generados con la línea parental (Tabla 1). La respuesta a anti-mPD-L1 parece ligeramente mejorada en el EMT6-Luc en comparación con la línea parental (Tabla 1), pero el impacto total de la adición del marcador de luciferasa con respecto a eficacia antitumoral bajo las condiciones examinadas parece ser mínimo.

Imagen 2. Mediciones de volumen de tumor EMT6-Luc individual que muestra la eficacia antitumoral de anti-mPD-1 (B) y anti-mPD-L1 (C) en comparación con el control de isotipo (A). Cada anticuerpo se dosificó dos veces por semana a 10 mg/kg.

Cuadro 1. Respuestas diferenciales de modelos tumorales EMT6 y EMT6-Luc con respuesta a inhibición de puntos de control con anti-mPD-1 y anti-mPD-L1. El parámetro de mayor tiempo hasta la evolución está basado en el aumento en cantidad de días, en comparación con tumores sin tratar, entre la iniciación del tratamiento y el día en que el animal se sacó del estudio.

Además de evaluar la respuesta al tratamiento por mediciones del tumor en el PAM primario, la línea celular activada por luciferasa también permite monitorear el desarrollo de metástasis torácica evaluación la localización de señal BLI in vivo. El desarrollo de la señal torácica se muestra en la imagen 3. Tal como era de esperarse, el monitoreo por BLI ofrece una granularidad adicional en cuanto a qué medida ocurre la metástasis, así como también cualquier retraso en la metástasis con tratamiento de anti-mPD-1 o anti-mPD-L1. Todos los animales de control exhibieron un aumento de señal BLI torácica durante el estudio, pero ninguno de estos animales exhibió nódulos metastásicos en la necropsia macroscópica (lo datos no se muestran). Si bien se necesita una evaluación patológica para confirmar la etiología del aumento de señal torácica, las observaciones históricas de nódulos pulmonares durante la necropsia en animales sin tratar sugiere claramente que el aumento de señal se debe a la metástasis, lo cual destaca el valor de este parámetro. Con este supuesto, se puede concluir que el tratamiento con anti-mPD-L1 retrasó la aparición de metástasis conforme al retraso en el crecimiento del tumor primario. Debería destacarse que la metástasis en este modelo no provoca un deterioro en la salud, ya que los ratones salen del estudio para carga tumoral primaria antes de que la metástasis tenga un impacto en la salud.

Imagen 3. Imageneología BLI in vivo para monitorear el desarrollo de señal torácica con el paso del tiempo por carga tumoral promedio en la región torácica (A) o imágenes BLI representativas (B).

Cuando se analizan los modelos con fines de inmuno-oncología, también es importante conocer la composición de las células inmunes infiltradas en un tumor. Con este fin, se examinaron tumores sin tratar de entre 150 y 550 mm3 en busca de células T y células mieloides infiltradas expresadas como porcentajes de células CD45+ totales (imagen 4). El compartimento mieloide de todos los tumores estaba distribuido de forma pareja en macrófagos M2, MDSC monocíticas y MDSC granulocíticas. Los macrófagos M1 infiltrados fueron menores en comparación con otras células derivadas de mieloides y fueron ligeramente mayores en tumores EMT6-Luc en comparación con tumores EMT6. La infiltración de células T CD4+ y CD8+ T fue mínima aunque consistente tanto en los tumores EMT6 como en los tumores EMT6-Luc con una ligera elevación de células NK en los tumores EMT6-Luc. Esta composición sugiere un microentorno inmunosupresor que podría ayudar a explicar la respuesta limitada con la mayoría de los regímenes de inmunoterapia analizados.

Imagen 4. Distribución de células inmunes linfoides (A) y mieloides (B) en tumores EMT6 y EMT6-Luc sin tratar.

El modelo de carcinoma de mama murino EMT6-Luc tiene un perfil inmune favorable que aprovecha todo el sistema inmunológico del ratón y sirve como una herramienta sumamente útil en el espacio de la imnuno-oncología. Estos datos respaldan el uso del modelo EMT6-Luc como un modelo sólido de inmuno-oncología preclínica tanto para la evaluación del crecimiento del tumor primario como para la evaluación de la formación de metástasis torácicas distantes.

Please contact us to speak with our scientists about how EMT6-Luc, or one of our other syngeneic models, can be used for your next immuno-oncology study.


Referencias

1 "American Cancer Society: Cancer Facts & Statistics". American Cancer Society | Cancer Facts & Statistics, cancerstatisticscenter.cancer.org/?_ga=2.5394928.293340281.1606765768-996476487.1605734560.

2 Howlader N, Noone AM, Krapcho M, Miller D, Brest A, Yu M, Ruhl J, Tatalovich Z, Mariotto A, Lewis DR, Chen HS, Feuer EJ, Cronin KA (eds). SEER Cancer Statistics Review, 1975-2017, National Cancer Institute. Bethesda, MD, https://seer.cancer.gov/csr/1975_2017/, según la presentación de datos de SEER de noviembre de 2019, publicado en el sitio web de SEER en abril de 2020.

3Leal JHS and McArthur H.  Breast cancer immunotherapy:  From biology to current clinical applications. Eur. Med. J., 2020; 5(2): 113-124.

4Rockwell SC, Kallman, RF, Fajardo, LF. "Characteristics of a Serially Transplanted Mouse Mammary Tumor and Its Tissue-Culture-Adapted Derivative". J. Natl. Can. Inst., 1972; 49(3): 735-749.

El cuidado y uso de animales se ejecutó de conformidad con las normativas de bienestar animal en un centro acreditado por la AAALAC con revisión y aprobación de protocolo del IACUC.

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