A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
هنا ، نقدم بروتوكولا لتوليد عضويات مشتقة من سرطان الجلد عن طريق زراعة معلقات الخلايا المنفصلة من أنسجة سرطان الجلد الطازجة. تلخص هذه الكائنات العضوية بأمانة الأورام الخاصة بالمريض في المختبر ، وتقدم نهجا مبتكرا لاستكشاف آليات تثبيط مناعة الورم ، وفحص الأدوية ، وآليات مقاومة الأدوية ، ونهج مراقبة السرطان.
مع تطور العلاج المناعي ، هناك حاجة مستمرة لتطوير نماذج يمكنها تلخيص البيئة المكروية للورم للأورام المحلية. في حين أن النماذج التقليدية ثنائية وثلاثية الأبعاد يمكن أن تقدم نظرة ثاقبة لتطور السرطان وتطوره ، إلا أنها تفتقر إلى الجوانب الحاسمة التي تعيق التقليد المخلص للأورام المحلية. النموذج البديل الذي اكتسب الكثير من الاهتمام هو العضو العضوي المشتق من المريض. يلخص تطوير هذه الكائنات العضوية التواصل المعقد بين الخلايا ، والبيئة المكروية للورم ، والبنية النسيجية للأورام. تصف هذه الورقة بروتوكول إنشاء نماذج عضوي مشتق من سرطان الجلد (MPDO). للتحقق من صحة هذه النماذج ، قمنا بتقييم تكوين الخلايا المناعية ، بما في ذلك مستويات التعبير عن علامات تنشيط الخلايا التائية ، لتأكيد عدم التجانس الخلوي للعضويات. بالإضافة إلى ذلك ، لوصف الفائدة المحتملة ل MPDOs في العلاجات الخلوية ، قمنا بتقييم القدرات السامة للخلايا لعلاج الكائنات العضوية بالخلايا التائية γδ. في الختام ، توفر نماذج MPDO طرقا واعدة لفهم تعقيد الورم ، والتحقق من صحة الاستراتيجيات العلاجية ، وربما تطوير العلاج الشخصي.
نماذج زراعة الخلايا التقليدية 2-D هي أدوات أساسية في أبحاث السرطان لدراسة تطور السرطان والعلاج1. لا تسمح هذه النماذج فقط للظروف التجريبية الخاضعة للرقابة بالتحقيق في الآليات الجزيئية والخلوية الكامنة وراء تطور السرطان وتطوره ، ولكنها توفر أيضا نتائج تجريبية فعالة من حيث التكلفة وسريعة نسبيا. ومع ذلك ، فإن استخدامها مقيد بسبب التنوع الخلوي المحدود في البيئة المكروية للورم (TME) ، والتي لا يمكن تلخيصها في الطبيعة المستوية لنماذج الثقافةالأحادية 2. بالإضافة إلى ذلك ، توفر نماذج زراعة الخلايا بيئة مفرطة في التبسيط مقارنة بجسم الإنسان3. وبالتالي ، لفهم تطور السرطان بشكل أفضل وتطوير علاجات فعالة ، تحول الباحثون إلى نماذج مبتكرة تهدف إلى تلخيص TME في الطبيعة عن كثب. وبالتالي ، فإن الحفاظ على الإخلاص للأورام الأصلية أمر بالغ الأهمية في هذه النماذج. نظرا للطبيعة المعقدة للسرطان ، فإن أي انحراف كبير عن الورم الأصلي يمكن أن يؤدي إلى متغيرات غير متوقعة قد تربك استنتاجات ذات مغزى حول سلوك الورم.
في حين أن الطعوم الخارجية المشتقة من المريض (PDX) قد ظهرت كنظام نموذجي يسمح بمراقبة تطور الورم في الجسم الحي ، فإن بعض القيود تتساءل عن مدى جودة الورم المتطور في تلخيص بيولوجيا السرطان البشري4. على سبيل المثال ، يحتوي سرطان الجلد TME على خلايا مناعية متسللة للورم وخلايا لحمية. عند تمريرها كطعم أجنبي ، ستفقد الخلايا غير السرطانية من المريض تدريجيا ، والتي يمكنها اختيار التكيفات التي تختلف عن تلك الموجودة في أورام المريض. في حين يمكن تخفيف هذه القيود عن طريق إجراء مقاطع محدودة من PDX في الجسم الحي ، فإن الاختلافات بين الأنواع لا تزال تشكل خطر حدوث تغيرات جينية في PDX تنحرف عن تلك الموجودة في الورم الأصلي5. علاوة على ذلك ، يتم إنشاء نماذج PDX عادة في الفئران التي تعاني من نقص المناعة لمنع رفض الأنسجة البشرية. هذا يحد من القدرة على دراسة دور الجهاز المناعي المضيف في السرطان ، وخاصة في دراسات العلاج المناعي6. لقد قمنا نحن وآخرون بنقش PDXs في الفئران "المتوافقة مع البشر" 7,8. ومع ذلك ، فإن إنشاء نماذج PDX في الفئران المتوافقة مع البشر يستغرق وقتا طويلا ومكلفا. قد يستغرق الأمر عدة أشهر إلى سنوات لتطوير نموذج PDX واحد من عينة ورم المريض ، مما يحد من سرعة وحجم البحث. على الرغم من هذه القيود ، فقد ثبت أن نماذج PDX تمثل بدقة بيولوجيا TME ، وبالتالي تم استخدامها على نطاق واسع لتطوير علاجات السرطان والطب الشخصي والعلاج المناعي ، من بين أمور أخرى9.
تقنية الثقافة ثلاثية الأبعاد البديلة التي ظهرت هي العضو المشتق من المريض (PDO) ، حيث يتم زراعة ورم مريض تم استئصاله حديثا لإنشاء نماذج تحافظ على عدم التجانس الظاهري ، والهندسة المعمارية النسيجية ، والاتصالات بين الخلايا10. وقد أثبتت قدرتها على التشابه الوثيق مع الأورام المحلية سابقا حيث نجحت الكائنات العضوية المستزرعة من سرطان المثانة غير الغازية للعضلات (NMIBC) وسرطان المثانة الغازية للعضلات (MIBC) في تلخيص الجوانب الرئيسية لأورام الوالدين11. نظرا لإمكاناتها ومزاياها مقارنة بالموديلات الأخرى ، تقدم PDOs مجموعة متنوعة من التطبيقات المصممة خصيصا والتي تفتقر إليها النماذج الأخرى ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر دراسة وتطوير مثبطات نقاط التفتيش المناعية جنبا إلى جنب مع العلاجات الخلوية والمستهدفة. على سبيل المثال ، استخدمنا سابقا المواد العضوية المشتقة من سرطان الجلد (MPDOs) لدراسة قدرة الخلايا الليمفاوية المتسللة للورم (TILs) على التوسع بواسطة IL-2 والأجسام المضادة ل PD1 (αPD-1). أظهرت النتائج أن TILs التي تم توسيعها بواسطة IL-2 و αPD-1 لم يكن لها عدد أكبر فحسب ، بل يمكنها أيضا التسلل بنجاح إلى MPDOs وقتل خلايا سرطان الجلد بكفاءة أعلى من TILs الموسعة باستخدام طرق أخرى12. أظهرت مجموعات أخرى نتائج مماثلة حيث يؤدي استخدام مضاد PD-1 و / أو مضاد PD-L1 إلى بقاء TILs وظيفية في PDOs ، مما يؤدي لاحقا إلى قتلالورم 13. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمت مجموعتنا أيضا MPDOs لتقييم تسلل الخلايا التائية وقدرتهاعلى القتل 14. تمتد قابلية تطبيق PDOs إلى مجموعة واسعة من المجالات ، بما في ذلك توسيع TIL ، ودراسات السمية الخلوية ، وفحص الجزيئات الصغيرة. كل هذه التطبيقات تسلط الضوء على الإمكانات وسهولة الاستخدام التي يمنحها هذا النموذج. على هذا النحو ، نصف البروتوكول التفصيلي لثقافة MPDOs.
تم الحصول على أنسجة سرطان الجلد البشري من المرضى الذين يتلقون العلاج في جامعة بنسلفانيا باستخدام بروتوكول جمع الأنسجة (UPCC08607) الذي وافق عليه مجلس المراجعة المؤسسية بجامعة بنسلفانيا. وقع جميع المرضى على الموافقة المستنيرة. بعد استئصال أنسجة سرطان الجلد البشري ، يتم وضع أنسجة الورم في وسط النسر المعدل في Dulbecco (DMEM) ويتم الاحتفاظ بها عند 4 درجات مئوية حتى المعالجة (في غضون 6 ساعات). تم اشتقاق العضويات المشتقة من سرطان الجلد (MPDOs) من ورم جديد كما هو موضح في الشكل 1.
1. عزل الخلايا من أنسجة سرطان الجلد البشري
تمت مراقبة شكل وحجم MPDOs بمرور الوقت لدراسة ديناميكيات نموها. كما هو موضح في الشكل 2 ، خلال فترة النمو الأولية ، زاد حجم العضو بشكل كبير طوال 7 أيام موضحة. بعد ملاحظة ديناميكيات نمو MPDO ، تحول الانتباه إلى تقييم تكوين الخلايا المناعية للتحقق من التلخيص المخلص...
عالج ظهور PDOs العديد من القيود التي تفرضها طرق أبحاث السرطان الأخرى التي تم إنشاؤها سابقا مع إدخال تطبيقات تحويلية محتملة في هذا المجال. تم اقتراح هذه التقنية العضوية في البداية في عام 2009 من قبل هانز كليفرز وزملائه ، الذين تمكنوا من إنشاء نظام زراعة عضوي معوي بنجاح عن طري?...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من خلال منح من R01 (CA258113) و SPORE (CA261608) و P01 (CA114046). تم إعداد الشكل 1 في عام BioRender.com.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mL Red Cap Internal Threaded Polypropylene Cryogenic Vial | Corning | 431420 | |
50 mL Polypropylene Conical Tube | Corning | 352070 | |
100 mm TC-treated Cell Culture Dish | Corning | 353003 | |
105 mm Polystyrene Forceps Sterile | Caplugs Evergreen | 222-1121-B1I | |
150 cm2 Cell Culture Flask | Corning | CLS430825 | |
A83-01 | Tocris | 2939 | |
Advanced DMEM/F12 (1x) Reduced Serum Medium (1:1) | Gibco | 12634-010 | |
B-27 Supplement (50x) | Gibco | 17504-044 | |
Brilliant Violet 510 anti-human Perforin Antibody | BioLegend | 308120 | |
Brilliant Violet 605 anti-human Ki-67 Antibody | BioLegend | 350522 | |
Brilliant Violet 650 anti-human CD366 (Tim-3) Antibody | BioLegend | 345028 | |
Brilliant Violet 711 anti-human CD45 Antibody | BioLegend | 304050 | |
Cell Culture Inserts 0.4 µm, 30 mm Diameter | Millipore Sigma | PIHP03050 | |
Cell Staining Buffer | BioLegend | 420201 | |
Cell Strainer 40 µm Nylon | Corning | 352340 | |
Cell Strainer 70 µm Nylon | Corning | 352350 | |
Collagenase, Type IV, powder | Gibco | 17104019 | |
Cultrex Rat Collagen I | Trevigen | 3440-100-01 | |
Culture Plate, PS, 48 wells, TC treated with lid, sterile | Max Scientific | 07-6048 | |
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Hybri-Max | Sigma-Aldrich | D2650 | |
DMEM - high glucose 4.5 mg/mL | Corning | MT10-0130CV | |
Dnase I - Grade II | Millipore Sigma | 10104159001 | |
DPBS, 1% | Corning | 21-031-CV | |
Fetal Bovine Serum, FBS | Corning | MT35-010-CV | |
FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I | BD Biosciences | 556547 | |
Forskolin | Tocris | 1099 | |
Geneticin Selective Antibiotic (G418 Sulfate) (50 mg/mL) | ThermoFisher | 10131035 | |
GlutaMAX Supplement | ThermoFisher | 35050061 | |
Ham's F12 Nutrient Mix | ThermoFisher | 11765054 | |
HEPES (1 M) | Gibco | 15630-080 | |
Hygromycin B (50 mg/mL) | ThermoFisher | 10687010 | |
L-Glutamine 200 mM (100x) | Gibco | 25030-081 | |
L-WRN cell | ATCC | CRL-3276 | |
Matrigel Phenol Free & Growth Fact. Reduced | Corning | 356231 | |
Millex PVDF syringe filter, 0.22 μM | Millipore Sigma | SLGVR33RB | |
N-Acetylcysteine | Sigma-Aldrich | A9165-5G | |
Nicotinamide | Sigma-Aldrich | N0636-100G | |
Nunc TripleFlask Treated Cell Culture Flask | ThermoFisher | 132867 | |
PE/Cyanine5 anti-human CD8a Antibody | BioLegend | 301010 | |
PE-Cy 7 Mouse anti-Human CD279 (PD-1) | BD Biosciences | 561272 | |
Pen Strep | Gibco | 15140-122 | |
Recombinant Human EGF | Peprotech | AF-100-15-1MG | |
Recombinant Human FGF-acidic | Peprotech | 100-17A | |
Sodium Bicarbonate Solution (NaHCO3) (7.5%) | Quality Biological | 118-085-721 | |
Stainless Steel Surgical Blades no. 22 | Integra | 4-322 | |
TrypLE Express | Gibco | 12604-021 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved