A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
نحن نقدم بروتوكولا لقياس الاستجابة الدوائية والإشعاعية في الوقت الحقيقي لخلايا الدماغ النقيلية لسرطان الثدي في نموذج شريحة الدماغ العضوية النمطية. توفر الطرق فحصا كميا للتحقيق في الآثار العلاجية للعلاجات المختلفة على نقائل الدماغ من سرطان الثدي بطريقة خارج الجسم الحي داخل واجهة البيئة الدقيقة للدماغ.
ورم خبيث في الدماغ هو نتيجة خطيرة لسرطان الثدي للنساء حيث يصعب علاج هذه الأورام وترتبط بنتائج سريرية سيئة. نماذج الفئران قبل السريرية لسرطان الثدي نمو الدماغ النقيلي (BCBM) مفيدة ولكنها باهظة الثمن ، ومن الصعب تتبع الخلايا الحية وغزو الخلايا السرطانية داخل حمة الدماغ. يظهر هنا بروتوكول لمزارع شرائح الدماغ خارج الجسم الحي من الفئران المطعمة بالأجانب التي تحتوي على خطوط فرعية نسلية لسرطان الثدي عن طريق الحقن داخل الجمجمة. تم حقن الخلايا الموسومة ب MDA-MB-231BR luciferase داخل الجمجمة في أدمغة الفئران الإناث Nu / Nu ، وبعد تكوين الورم ، تم عزل الأدمغة وتقطيعها وزراعتها خارج الجسم الحي. تم تصوير شرائح الورم لتحديد الخلايا السرطانية التي تعبر عن luciferase ومراقبة انتشارها وغزوها في حمة الدماغ لمدة تصل إلى 10 أيام. علاوة على ذلك ، يصف البروتوكول استخدام المجهر بفاصل زمني لتصوير النمو والسلوك الغازي للخلايا السرطانية بعد العلاج بالإشعاع المؤين أو العلاج الكيميائي. يمكن تصور استجابة الخلايا السرطانية للعلاجات عن طريق التصوير المجهري الحي ، وقياس شدة التلألؤ الحيوي ، وإجراء علم الأنسجة على شريحة الدماغ التي تحتوي على خلايا BCBM. وبالتالي ، قد يكون نموذج شريحة خارج الجسم الحي هذا منصة مفيدة للاختبار السريع للعوامل العلاجية الجديدة بمفردها أو بالاشتراك مع الإشعاع لتحديد الأدوية المخصصة لاستهداف نمو الدماغ النقيلي لسرطان الثدي لدى المريض داخل البيئة الدقيقة للدماغ.
تتطور نقائل الدماغ لسرطان الثدي (BCBM) عندما تنتشر الخلايا من ورم الثدي الأساسي إلى الدماغ. سرطان الثدي هو السبب الثاني الأكثر شيوعا لانبثاث الدماغ بعد سرطان الرئة ، مع حدوث النقائل في 10-16 ٪ من المرضى1. لسوء الحظ ، تظل النقائل الدماغية غير قابلة للشفاء حيث يموت >80٪ من المرضى في غضون عام بعد تشخيص ورم خبيث في الدماغ ، وتضعف نوعية حياتهم بسبب الاختلالات العصبية2. هناك حاجة ملحة لتحديد خيارات علاج أكثر فعالية. نماذج الثقافة أحادية الطبقة ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد هي الطرق الأكثر استخداما في اختبار العوامل العلاجية في المختبر. ومع ذلك ، فإنها لا تحاكي البيئة الدقيقة BCBM المعقدة ، وهي محرك رئيسي للنمط الظاهري للورم ونموه. على الرغم من أن هذه النماذج مفيدة ، إلا أنها لا تلتقط التفاعلات المعقدة بين الورم واللحمية ، ومتطلبات التمثيل الغذائي الفريدة ، وعدم تجانس الأورام3. لتلخيص التفاعلات بين الورم واللحمية وعدم تجانس البيئة الدقيقة بشكل أكثر إخلاصا ، بدأت مجموعتنا وغيرها في توليد ثقافات "شرائح" خبيثة في الدماغ العضوي مع الخلايا السرطانية المشتقة من المريض (الأولية أو النقيلية) أو خطوط الخلايا السرطانية4،5،6. بالمقارنة مع الأنظمة المختبرية الكلاسيكية ، قد يوفر هذا النموذج خارج الجسم الحي قصير الأجل ظروفا أكثر ملاءمة لفحص العلاجات الجديدة قبل التقييم قبل السريري في مجموعات الحيوانات الكبيرة.
تم بناء نماذج خارج الجسم الحي واستخدامها بنجاح في المقام الأول لتحديد العلاجات الناجحة لمختلف أنواع السرطان. وهي تتطلب بضعة أيام من التقييم ويمكن بالإضافة إلى ذلك أن تكون مصممة خصيصا لفحص الأدوية الخاصة بالمريض. على سبيل المثال ، أظهرت أنسجة المثانة وسرطان البروستاتا البشري خارج الجسم الحي استجابة مضادة للورم تعتمد على الجرعة من دوسيتاكسيل وجيمسيتابين7. تم تطوير سرطان القولون والمستقيم المماثل خارج أنسجة الجسم الحي لفحص أدوية العلاج الكيميائي Oxaliplatin و Cetuximab و Pembrolizumab8. وقد استخدم هذا التطبيق على نطاق واسع في سرطان البنكرياس، مع الأخذ في الاعتبار التفاعل الأساسي بين البيئة اللحمية والخصائص الجينية والنمط الظاهري للسرطان الغدي الأقنوي البنكرياس 9,10. علاوة على ذلك ، تم تطوير مثل هذه النماذج العضوية لإجراء فحوصات مماثلة في أورام الرأس والرقبة والمعدة والثدي11,12.
هنا ، يتم إنشاء نموذج شريحة دماغية خارج الجسم الحي من الخلايا السرطانية النقيلية لسرطان الثدي في بيئتها الدقيقة. تم حقن الفئران داخل الجمجمة مع سرطان الثدي الدماغ النقيلي الدماغ التغذية MDA-MB-231BR الخلايا13 في الفص الجداري القشرة الدماغية - وهو موقع شائع من TNBC ورم خبيث14,15 وسمح لتطوير الأورام. تم توليد شرائح الدماغ من هذه الحيوانات المطعمة بالأجانب وحافظت عليها خارج الجسم الحي كثقافات عضوية كما هو موضحفي 16,17. يسمح هذا النموذج الجديد خارج الجسم الحي بتحليل نمو خلية BCBM داخل حمة الدماغ ويمكن استخدامه لاختبار العوامل العلاجية والتأثيرات الإشعاعية على الخلايا السرطانية داخل البيئة الدقيقة للدماغ.
تمت الموافقة على هذا البروتوكول ويتبع المبادئ التوجيهية لرعاية الحيوانات من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات بجامعة دريكسل (IACUC). تم استخدام الفئران الإناث Nu / Nu athymic (6-8 أسابيع) في هذه الدراسة.
1. الحقن داخل الجمجمة للخلايا السرطانية
2. توليد شرائح الدماغ
ملاحظة: قم بتنفيذ الخطوات بعد عزل الدماغ في غطاء تدفق صفحي معقم. من الممكن عادة توليد 35-40 شريحة فردية تحتوي على خلايا سرطانية (إشارة luciferase) من فأر واحد يتم حقنه بخلايا MDA-MB-231BR (الشكل 1C).
3. تصوير IVIS للشرائح
ملاحظة: قم بإجراء خطوات إضافة اللوسيفيراز والمثبطات في غطاء التدفق الرقائقي المعقم.
4. التصوير الحي لنمو الورم في شرائح الدماغ خارج الجسم الحي
ملاحظة: إمداد الإدخالات بمتوسط كاف (1.5 مل) لتحمل طول التجربة حيث لا يمكن إضافة وسيط إضافي أثناء التصوير المباشر.
5. فحص MTS والكيمياء النسيجية المناعية لأنسجة المخ خارج الجسم الحي
6. تشعيع الورم في شرائح الدماغ خارج الجسم الحي
تم حقن خلايا MDA-MB-231BR-GFP-Luciferase داخل الجمجمة في نصف الكرة الأيمن لفئران Nu / Nu البالغة من العمر 4-6 أسابيع كما هو موضح أعلاه (الشكل 1A) وسمح لها بالنمو لمدة 12-14 يوما ، وخلال هذه الفترة تم رصد نمو الورم عن طريق التصوير بالتلألؤ الحيوي (الشكل 1B). لقد حقن 100,000 خلية سرطانية...
تؤسس هذه الدراسة طريقة جديدة لزراعة الدماغ خارج الجسم الحي لأورام الدماغ xenograft المزروعة. نظهر أن خلايا BCBM MDA-MB-231BR التي يتم حقنها داخل الجمجمة في دماغ الفئران يمكن أن تبقى على قيد الحياة وتنمو في شرائح الدماغ خارج الجسم الحي . اختبرت الدراسة أيضا خلايا الورم الأرومي الدبقي U87MG (GBM) ا?...
المؤلفون ليس لديهم صراعات مالية للإعلان.
ونود أن نشكر جوليا فارنان وكايلا غرين وتيزيانا دي أنجليس على مساعدتهم التقنية. تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل برنامج منح تعزيز البحوث العالمي في الكومنولث في بنسلفانيا (MJR ، JGJ) ، UO1CA244303 (MJR) ، R01CA227479 (NLS) ، R00CA207855 (EJH) ، و W.W. Smith Charity Trusts (EjH).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL syringe, slip tip | BD | 309659 | |
30 G1/2 Needles | BD | 305106 | |
6-well plates | Genessee | 25-105 | |
Automated microscope and LUMAVIEW software | Etaluma | LS720 | |
B27 (GEM21) | Gemini Bio-Products | 400-160 | |
Beaker 50 mL | Fisher | 10-210-685 | |
Blunt sable paintbrush, Size #5/0 | Electron Microscopy Sciences | 66100-50 | |
Bone Wax | ModoMed | DYNJBW25 | |
Brain injection Syringe | Hamilton Company | 80430 | |
CaCl2 | Fisher Scientific | BP510-250 | |
Cleaved caspase 3 Antibody | Cell Signaling | 14220S | |
DAPI | Invitrogen | P36935 | |
D-Luciferin Potassium Salt | Perkin Elmer | 122799 | |
Double edge razor blade | VWR | 55411-060(95-0043) | |
Filter Paper (#1), quantitative circles, 4.25 cm | Fisher | 09-805a (1001-042) | |
Fine sable paintbrush #2/0 | Electron Microscopy Sciences | 66100-20 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | |
Gamma-H2AX antibody | Millipore | 05-636 | |
GFAP antibody | Thermo Fisher | 13-0300 | |
GFP antibody | Santa Cruz | SC-9996 | |
Glucose | Sigma Aldrich | G8270 | |
Glutamine (200 mM) | Corning cellgrow | 25-005-Cl | |
H&E and KI-67 | Jefferson Core Facility Pathology staining | ||
Hand Drill Set with Micro Mini Twist Drill Bits | Amazon | YCQ2851920086082DJ | |
HEPES, free acid | Fisher Scientific | BP299-1 | |
Just for mice Stereotaxic Frame | Harvard Apparatus (Holliston, MA, USA). | 72-6049, 72-6044 | |
KCl | Fisher Scientific | S271-10 | |
Large surgical scissors | Fine Science Tools | 14001-18 | |
MDA-MB-231BR cells | Kindly provided by Dr. Patricia Steeg | Ref 14 | |
MgCl2·6H2O | Fisher Scientific | M33-500 | |
Mice imaging device | Perkin Elmer | IVIS 200 system | |
Mice imaging software | Caliper Life Sciences (Waltham, MA, USA). | Living Image Software | |
Microplate Reader | Tecan Spark | ||
Mounting solution | Invitrogen | P36935 | |
MTS reagent | Promega CellTiter 96 Aqueous One Solution | (Cat:G3582) | |
N2 supplement | Life Technologies | 17502-048 | |
Neurobasal medium | Life Technologies | 21103049 | |
Nu/Nu athymic mice | Charles Rivers Labs (Wilmington, MA, USA) | ||
Paraformaldehyde | Affymetrix | 19943 | |
Pen/Strep | Life Technologies | 145140-122 | |
Polypropylene Suture | Medex supply | ETH-8556H | |
Povidone Iodine Swab sticks | DME Supply USA | Cat: 689286X | |
Scalpel blade #11 (pk of 100) | Fine Science Tools | 10011-00 | |
Scalpel handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Sodium Pyruvate | Sigma Aldrich | S8636 | |
Spatula/probe | Fine Science Tools | 10090-13 | |
SS Double edge uncoated razor blades (American safety razor co (95-0043)) | VWR | 55411-060 | |
Sucrose | Amresco | 57-50-1 | |
Surgical Scalpel | Exelint International | D29702 | |
Tissue Chopper | Brinkman | (McIlwain type) | |
Tissue culture inserts | Millipore | PICMORG50 or PICM03050 | |
X-ray machine | Precision 250 kVp |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved