A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
حقن الوريد البابي من سرطان القولون والمستقيم (CRC) العضوية يولد ورم خبيث الكبد الغنية بالسدى. يمثل نموذج الفأر هذا من الانبثاث الكبدي CRC أداة مفيدة لدراسة تفاعلات الورم والسدى وتطوير علاجات جديدة موجهة للسدى مثل العلاجات الجينية المرتبطة بالفيروسات الغدية.
يعد الانبثاث الكبدي لسرطان القولون والمستقيم (CRC) سببا رئيسيا للوفاة المرتبطة بالسرطان. تلعب الخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان (CAFs) ، وهي مكون رئيسي في البيئة الدقيقة للورم ، دورا حاسما في تطور CRC النقيلي والتنبؤ بسوء تشخيص المريض. ومع ذلك ، هناك نقص في نماذج الفئران المرضية لدراسة الحديث المتبادل بين الخلايا السرطانية النقيلية و CAFs. هنا ، نقدم طريقة للتحقيق في كيفية تنظيم تطور ورم خبيث في الكبد بواسطة مكانة النقيلي وربما يمكن تقييده عن طريق العلاج الموجه بالسدى. ولد حقن الوريد البابي للعضويات CRC تفاعلا ديسموبلاستيكيا ، والذي لخص بأمانة الأنسجة الغنية بالخلايا الليفية لنقائل الكبد البشرية CRC. كان هذا النموذج خاصا بالأنسجة مع وجود عبء ورم أعلى في الكبد عند مقارنته بنموذج الحقن داخل الطحال ، مما يبسط تحليلات بقاء الفئران. عن طريق حقن الأعضاء العضوية للورم المعبر عن اللوسيفيراز ، يمكن مراقبة حركية نمو الورم عن طريق التصوير في الجسم الحي . علاوة على ذلك ، يوفر هذا النموذج قبل السريري منصة مفيدة لتقييم فعالية العلاجات التي تستهدف اللحمة المتوسطة للورم. نحن نصف طرقا لفحص ما إذا كان التسليم بوساطة الفيروس المرتبط بالفيروس الغدي لجين لحمي مثبط للورم إلى خلايا الكبد يمكن أن يعيد تشكيل البيئة الدقيقة للورم ويحسن بقاء الفئران. يتيح هذا النهج تطوير وتقييم استراتيجيات علاجية جديدة لمنع الانبثاث الكبدي ل CRC.
سرطان القولون والمستقيم (CRC) هو سبب رئيسي لوفيات السرطان في جميع أنحاء العالم1. يصاب أكثر من نصف مرضى CRC بورم كبدي يحدث من خلال نشر الوريد البابي1. حاليا ، لا توجد علاجات فعالة يمكنها علاج ورم خبيث متقدم في الكبد ، ومعظم المرضى يستسلمون للمرض النقيلي.
يلعب المكان النقيلي أو البيئة الدقيقة للورم دورا رئيسيا في تطعيم ونمو خلايا CRC المنتشرة2. الخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان (CAFs) ، وهي عنصر بارز في البيئة الدقيقة للورم ، تعزز أو تقيد تطور السرطان من خلال إفراز عوامل النمو ، وإعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلية (ECM) ، وتعديل المناظر الطبيعية المناعية وتكوين الأوعيةالدموية 3،4،5. تمنح CAFs أيضا مقاومة للعلاجات الكيميائية والعلاجات المناعية3. علاوة على ذلك ، تنظم CAFs بدء وتطور ورم خبيث في الكبد CRC وتتنبأ بالتشخيص في المرضى الذين يعانون من CRC3،6،7،8. وبالتالي ، يمكن استغلال العوامل المتعلقة ب CAF لتطوير استراتيجيات علاجية لمنع ورم خبيث في الكبد CRC. ومع ذلك ، فإن عدم وجود نماذج مرضية للفئران لدراسة سدى الورم النقيلي كان عقبة رئيسية أمام تطوير علاجات تستهدف السدى.
حاليا ، تشمل النماذج الحيوانية لدراسة ورم خبيث في الكبد CRC نماذج CRC الأولية التي تطور تلقائيا ورم خبيث كبدي ونماذج زرع الخلايا السرطانية في الكبد. نادرا ما تظهر نماذج الفئران CRC الأولية ، مثل نماذج الفئران المعدلة وراثيا وحقن القولون للخلايا السرطانية ، ورم خبيث في الكبد9،10،11،12. علاوة على ذلك ، حتى لو لوحظ ورم خبيث في الكبد ، فإن هذه النماذج تظهر كمونا طويلا من تحريض الورم الأولي إلى ورم خبيث ، وربما تموت من عبء الورم الأولي12. لتوليد نقائل الكبد CRC بكفاءة ، يتم زرع خلايا CRC المستزرعة في الكبد باستخدام ثلاث طرق حقن: الحقن داخل الطحال ، والحقن المباشر داخل المتني في الكبد ، وحقن الوريد البابي. تنتشر الخلايا السرطانية المحقونة داخل الطحال في الوريد الطحالي ، الوريد البابي ، وفي النهاية إلى الكبد13,14. ومع ذلك ، فإن الحقن داخل الطحال ينتج نسبة أقل من أخذ الورم مقارنة بنماذج الزرع الأخرى15,16. مع الحقن داخل الطحال ، يتم إجراء الاستئصال الجراحي للطحال لتجنب نمو السرطان في الطحال ، والذي يمكن أن يضر بنضج الخلايا المناعية17. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي الحقن داخل الطحال أيضا إلى نمو الورم غير المقصود في الطحال وتجويف البطن18 ، مما يعقد تحليلات ورم خبيث الكبد. الحقن المباشر داخل المتني في الكبد يحفز بكفاءة ورم خبيث كبدي16،19،20. ومع ذلك ، فإن هذا النهج لا يلخص تماما خطوة بيولوجية من ورم خبيث في الكبد يحدث بشكل طبيعي من خلال نشر الوريد البابي. باستخدام الحقن المباشر في الكبد ، ودخول الخلايا السرطانية إلى غير البوابة ، ولكن الدورة الدموية الجهازية يمكن أن يؤدي أيضا إلى العديد من النقائل الرئوية الكبيرة16. على الرغم من أن غالبية المرضى الذين يعانون من ورم خبيث في الكبد CRC يظهرون عقيدات ورم متعددة في الكبد21 ، إلا أن الحقن المباشر في فص كبد معين يولد كتلة ورم واحدة 19,20. يسمح حقن الوريد البابي أو حقن الوريد المساريقي ، على الرغم من تحديه تقنيا ، بتوصيل الخلايا السرطانية بكفاءة إلى الكبد بطريقة تلخص أنماط النمو التي شوهدت في المرضى17. يمكن لهذه الاستراتيجية أن تقلل من إمكانية النقائل الثانوية وتمكن من النمو السريع للخلايا السرطانية في الكبد ، مما يبسط تحليلات بقاء الفئران.
تاريخيا ، تم استخدام خطوط خلايا سرطان القولون والمستقيم مثل الفأر MC-38 و HT-29 البشري و SW-620 لتوليد نماذج الفئران من ورم خبيث كبدي22,23. ومع ذلك ، فإن خطوط خلايا سرطان القولون والمستقيم هذه لا تحفز رد فعل اللحمية الديسموبلاستيكية. المحتوى اللحمي المنخفض في الأورام يجعل من الصعب التحقيق في الأدوار البيولوجية للخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان. قدمت التطورات الحديثة في المواد العضوية CRC وزرعها منصات مفيدة لتقييم الأدوار الحيوية للسدى في تطور السرطان24. يولد زرع الكبد من المواد العضوية CRC بيئة دقيقة غنية بالخلايا الليفية للورم وقد قدم رؤى جديدة في الأبحاث اللحمية 6,25. حاليا ، أصبح حقن الوريد البابي أو المساريقي للعضويات نهجا قياسيا ذهبيا لتوليد ورم خبيث في الكبد CRC 6,25,26,27,28. ومع ذلك ، على حد علمنا ، لم تصف أي أوراق سابقة طرقا مفصلة لحقن الوريد البابي لأورام القولون والمستقيم. هنا ، نقدم منهجية لاستخدام حقن الوريد البابي من المواد العضوية CRC لتطوير علاج جديد بوساطة الفيروس الغدي (AAV) بوساطة السدى.
خلايا الكبد هي مكون مهم للبيئة الدقيقة للورم النقيلي في الكبد وتلعب دورا حاسما في تطور السرطان النقيلي29. مستوحاة من نجاح أساليب العلاج الجيني AAV للحث على التعبير عن البروتين في خلايا الكبد في المرضى غير الورمية30,31 ، قمنا بالتحقيق في نهج مماثل ولكن يهدف إلى تعديل البيئة الدقيقة لورم الكبد في CRC25. على هذا النحو ، نصف أيضا هنا حقن الوريد الذيل من AAV8 للحث على التعبير عن البروتينات المضادة للأورام لتعديل البيئة الدقيقة لورم الكبد. يؤدي النمط المصلي AAV8 ، المعين من خلال اختيار بروتين القفيصة الفيروسية أثناء إنتاج الفيروس ، إلى كفاءة نقل عالية خاصة لخلايا الكبد (أي التعبير الجيني المستهدف في البيئة الدقيقة لورم الكبد)32. لقد أظهرنا سابقا أن Islr (عائلة الغلوبولين المناعي التي تحتوي على تكرار غني بالليوسين) هو جين خاص ب CAF يحفز إشارات البروتين المورفوجيني العظمي (BMP) ، ويقلل من نمو الورم CRC ، ويعزز تمايز الخلايا الجذعية المعوية Lgr5 + 25. لقد اختبرنا ما إذا كان الإفراط في التعبير بوساطة AAV8 عن الجين اللحمي المقيد للسرطان ، Islr ، في خلايا الكبد يمكن أن يخفف من تطور ورم خبيث كبدي عن طريق إجراء حقن الوريد البابي للأورام CRC في الفئران المعالجة ب AAV8-Islr.
في هذه الورقة ، نصف أولا إجراء حقن الوريد الذيل ل AAV المدارية الكبدية. بعد ذلك ، نصف طريقة لإعداد الخلايا السرطانية وحقن الوريد البابي في الفئران المعالجة ب AAV. أخيرا ، نقدم طرقا لمراقبة تطور الورم النقيلي لتقييم فعالية العلاجات الموجهة بالسدى.
تمت مراجعة جميع الإجراءات الحيوانية في هذه المقالة والموافقة عليها من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان التابعة لمعهد جنوب أستراليا للصحة والبحوث الطبية (رقم الموافقة ، SAM322).
1. حقن الوريد الذيل من الفيروس المرتبط بالغدية
ملاحظة: ينبغي التعامل مع الفيروس المرتبط بالأدينو (AAV) كخطر بيولوجي بموجب المبادئ التوجيهية للسلامة الأحيائية من المستوى 1. يرجى الرجوع إلى البروتوكول المنشور لإعداد AAV وتنقيته ومعايرته بالتحليل الحجمي33. تم استخدام AAV ، AAV834 ، الذي يشفر جين الفيروس المضخم للخلايا (CMV) المروج Islr ، في هذه الدراسة25. للحث على الإفراط في التعبير بوساطة AAV ، قد تتطلب جرعات AAV التحسين اعتمادا على نشاط المروج والجين ووزن الماوس.
2. إعداد الخلايا لسرطان القولون والمستقيم العضوي
ملاحظة: تحتوي المواد العضوية CRC المستخدمة في هذه التجربة على خلايا ظهارية فقط. تم وصف ثقافة وتوليد المواد العضوية CRC سابقا25,35. باختصار ، تم عزل الخلايا الظهارية القولونية الطبيعية من قولون فأر Rosa26-Cas9 باستخدام مخزن مؤقت لعزل السرداب (5 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetate) في PBS البارد الجليدي) ، ثم تم تضمينه في وسط مصفوفة الغشاء السفلي ، وزرعها في وسط نمو عضوي كما هو موضح في المرجع35. بعد ذلك ، تم إدخال طفرات Apc و Trp53 إلى الخلايا الظهارية القولونية عن طريق المبالغة في التعبير عن الحمض النووي الريبي أحادي التوجيه الذي يستهدف Apc و Trp53 باستخدام بروتوكول التعبير عن الفيروس lentivirus. تم اختيار استنساخ عضوي واحدبعناية 25. تمحقن جهاز كمبيوتر Δ / Δ و Trp53 Δ / Δ عضويات سرطان القولون (AP tumoroids) ، كخلايا مفردة 5.0 × 105 في 100 ميكرولتر من PBS مع 10 μM Y-27632 في الوريد البابي لكل فأر ، مع زراعة عضوية وإعداد خلية واحدة موصوفة أدناه.
3. حقن الوريد البابي من المواد العضوية CRC
ملاحظة: يجب تعقيم جميع الأدوات الجراحية والشاش الجراحي أو تعقيمها قبل الجراحة. تم تعديل هذا البروتوكول من بروتوكول سابق17. في هذه التجربة25 ، تم إجراء حقن الوريد البابي باستخدام الفئران Rosa26-Cas9 المعالجة باستخدام AAV-mRuby2 أو AAV-Islr في الخطوة 1.
4. تقييم حركية نمو الورم عن طريق التصوير الحيوي في الجسم الحي
ملاحظة: إذا تم استخدام الأورام المعبرة عن اليراع للحقن ، فيمكن مراقبة تطور الورم النقيلي أسبوعيا عن طريق التصوير في الجسم الحي كما هو موضح في38,39. يمكن أن يثير Luciferase الذي تعبر عنه الخلايا السرطانية استجابات مناعية ضد الخلايا السرطانية ويحد من نمو الورم40. وبالتالي ، هناك ما يبرر توخي الحذر في تحليل الأنماط الظاهرية المناعية وتطور السرطان في نموذج الفأر باستخدام الخلايا السرطانية التي تعبر عن لوسيفيراز.
5. تحليل البقاء على قيد الحياة وجمع الأنسجة
للحث على التعبير المفرط بوساطة AAV عن جين لحمية مقيد للورم ، Islr 4,25,43,44 ، في خلايا الكبد ، قمنا بحقن AAV8 المشفر عن طريق الوريد. تم حقن 1.0 × 1011 جينوم فيروسي (vg) من AAV8-Islr ، أو كعنصر تحكم ، AAV8-mRuby2 ، في وريد ذيل الفأر ا...
في هذه الدراسة ، أظهرنا أن حقن الوريد البابي للفئران CRC العضوية يولد بشكل متكرر نقائل الكبد الغنية بالخلايا الليفية التي تحاكي السمات النسيجية للنقائل الكبدية CRC البشرية. علاوة على ذلك ، عندما يقترن هذا النموذج قبل السريري بالعلاجات الموجهة بالسدى مثل العلاج الجيني بوساطة AAV8 ، فإنه يعمل ك...
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذه الدراسة من خلال منح من المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (APP1156391 إلى D.L.W.، S.L.W.) (APP1081852 إلى D.L.W.، APP1140236 إلى S.L.W.، APPP1099283 إلى D.L.W.،)؛ مجلس السرطان SA فاز مشروع السرطان نيابة عن الجهات المانحة وحكومة ولاية جنوب أستراليا من خلال وزارة الصحة (MCF0418 إلى S.L.W., D.L.W.)؛ منحة معونة للبحث العلمي (B) (20H03467 إلى M.T) بتكليف من وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان ؛ AMED-CREST (الوكالة اليابانية للبحث والتطوير الطبيين ، البحوث الأساسية للعلوم والتكنولوجيا التطورية (19gm0810007h0104 و 19gm1210008s0101 إلى A.E.) ؛ مشروع أبحاث السرطان والتطور العلاجي (P-CREATE) من AMED (19cm0106332h0002 إلى A.E.) ؛ الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم برنامج التحدي في الخارج للباحثين الشباب (إلى H.K.) ، زمالة مؤسسة تاكيدا للعلوم (إلى المملكة المتحدة) ، منحة Greaton الدولية للدكتوراه (إلى H.K.) ، منحة مؤسسة Lions Medical Research Foundation (إلى K.G).
نشكر الدكتور ليزيك ليسوفسكي في مرفق هندسة النواقل والجينوم (VGEF) ، معهد البحوث الطبية للأطفال (CMRI) (نيو ساوث ويلز ، أستراليا) لإنتاج ناقلات AAV المؤتلفة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10% Formalin | Sigma | HT501128 | |
15 mL centrifuge tube | Corning | 430791 | |
33-gauge needle | TSK | LDS-33013 | For portal vein injection |
4-0 vicryl suture | ETHICON | J494G | |
40-µm cell strainer | Corning | 431750 | |
5 mL Syringe | BD | 302130 | Used to apply saline to the intestine after portal vein injection |
50 mL centrifuge tube | Corning | 430829 | |
50 mL syringe | TERUMO | SS*50LE | Luer lock syringe for perfusion fixation |
70% Isopropyl alcohol wipe | Briemar | 5730 | |
Anaesthesia machine | Darvall | 9356 | |
αSMA antibody | DAKO | M0851 | Clone 1A4. 1/500 dilution for immunohistochemistry |
Buprenorphine | TROY | N/A | ilium Temvet Injection, 300 µg/ml Buprenorphine |
Cotton buds | Johnson & Johnson | N/A | Johnson's pure cotton bud applicators. Need to be autoclaved before use. |
D-luciferin | Biosynth | L-8220 | |
Electric shaver | Sold by multiple suppliers | ||
Forceps | Sold by multiple suppliers | ||
Hamilton syringe | HAMILTON | 81020 | For portal vein injection |
Heat box (animal warming chamber) | Datesand | MK3 | |
Heat lamp | Sold by multiple suppliers | ||
Hemostatic sponge | Pfizer | 09-0891-04-015 | Gelfoam absorbable gelatin sponge, USP, 12-7 mm |
India ink | Talens | 44727000 | |
Injection syringe and needle | BD | 326769 | For tail vein injection |
Islr probe (RNAscope) | ACD | 450041 | |
Isoflurane | Henry Schein | 988-3244 | |
IVIS Spectrum In Vivo Imaging System | Perkin Elmer | 124262 | |
Living Image Software | Perkin Elmer | 128113 | |
Matrigel | Corning | 356231 | |
MRI fibrosis tool | N/A | N/A | https://github.com/MontpellierRessourcesImagerie/imagej_macros_and_scripts/wiki/MRI_Fibrosis_Tool |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Sigma | D8537 | |
RNAscope kit | ACD | 322300 | |
Rodent restrainer | Sold by multiple suppliers | ||
Rosa26-Cas9 mouse | The Jackson Laboratory | 024858 | |
Saline | Pfizer | PHA19042010 | |
Scissors | Sold by multiple suppliers | ||
Skin staplers | Able Scientific | AS59028 | 9 mm wound clips |
Stapler applicator | Able Scientific | AS59026 | 9 mm wound clip applicator |
Stapler remover | Able Scientific | AS59037 | Wound clip remover |
Surgical drape | Multigate | 29-220 | |
Surgical gauze | Sentry Medical | GS001 | |
Topical anesthesia cream | EMLA | N/A | EMLA 5% cream, 25 mg/g lignocaine and 25 mg/g prilocaine |
TrypLE Express | Gibco | 12605028 | Recombinant cell-dissociation enzyme mix |
Y-27632 | Tocris | 1254 |
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