A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يوفر هذا البروتوكول إرشادات خطوة بخطوة لإنشاء طعوم بيضاء الدم الليمفاوية الحادة البشرية (ALL) واستكشاف الأخطاء وإصلاحها من خطوط الخلايا ومواد المريض الطازجة في أجنة أسماك الزرد المثبطة للمناعة بشكل عابر ، جنبا إلى جنب مع إرشادات لتقييم الاستجابة للأدوية باستخدام قياس التدفق الخلوي. يمكن أيضا تكييف خط الأنابيب التجريبي للأورام الصلبة.
زرع أسماك الزرد هو تقنية محورية للتحقيق في التسبب في السرطان البشري والتنبؤ باستجابات الأدوية الفردية. يقدم هذا المستند بروتوكولا مبسطا (ZefiX) لتوسيع عينات مرضى ابيضاض الدم الليمفاوي الحاد (BCP-ALL) أو خطوط الخلايا الخالدة في أجنة أسماك الزرد المثبطة للمناعة بشكل عابر ، باستخدام قياس التدفق الخلوي لتحليل خلية واحدة عالي الدقة لاستجابات العلاج. بالمقارنة مع تطعيم الورم الصلب ، تستفيد خلايا سرطان الدم بشكل كبير من قمع قليل النوكليوتيدات القائم على المورفولينو المضاد للحساسية للبلاعم وعوامل تمايز العدلات أثناء الفحص. يتيح تحليل قياس التدفق الخلوي لخلايا الكسب غير المشروع المنفصلة تقييما دقيقا لعدد الخلايا ومعدل التكاثر والحيوية بعد العلاج على أساس كل خلية. تم التحقق من صحة هذا النهج باستخدام العلاجات المستهدفة مثل فينيتوكلاكس وداساتينيب ، مع نتائج العلاج مقارنة بالسجلات السريرية لعينات المرضى ذات الصلة وضوابط الثقافة ثنائية الأبعاد التقليدية. والجدير بالذكر أن البروتوكول يكتمل في غضون 7 أيام ، بما يتماشى مع الجداول الزمنية لاتخاذ القرار السريري. المنهجية قابلة للتكيف لاختبار أدوية مختارة في أنواع مختلفة من السرطان ، بما في ذلك الأورام الصلبة ، وبالتالي دعم الاستراتيجيات العلاجية الشخصية. ومع ذلك ، يجب النظر في القيود المفروضة على عدد الأدوية التي يمكن تقييمها ، على الأرجح بسبب قيود الحرائك الدوائية في أجنة أسماك الزرد.
أصبح زرع أسماك الزرد نموذجا حاسما في الجسم الحي لفهم التسبب في السرطان والتنبؤ باستجابات الأدوية1،2،3،4،5. تظل النماذج الحيوانية حاسمة لاختبار الأدوية قبل السريرية ، ويوفر نموذج أسماك الزرد مزايا كبيرة مقارنة بالأنظمة الأخرى في الجسم الحي ، بما في ذلك الإنتاجية العالية والكفاءة من حيث التكلفة6،7،8. يمكن أن يساعد هذا النموذج أيضا في تنبؤات الاستجابة الشخصية للعلاج ، بما في ذلك العلاجات الجزيئية المستهدفة والعلاج بالخلايا التائية ذات مستقبلات البرويناتور9،10،11،12.
يمكن أن يستفيد BCP-ALL بشكل خاص من تطعيم زيور أسماك الزرد ، حيث لا يزال توسيع خلايا المريض الأولية في المزرعة يمثل تحديا13. هناك حاجة لا يمكن إنكارها لأساليب علاجية جديدة في ابيضاض الدم اللمفاوي الحاد. على الرغم من ارتفاع معدل مغفرة بنسبة 80٪ -85٪ لدى الأطفال المصابين ب BCP-ALL ، فإن معدلات البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل للمرضى الذين يعانون من مرض انتكاسي أو مقاوم للعلاج تتراوح فقط بين حوالي 30٪ -60٪ 14،15،16. في مثل هذه الحالات ، يمكن دمج اختبار الأدوية باستخدام خط الأنابيب المقترح في البيئة السريرية لتحديد العلاج الأمثل الخاص بالمريض14،15. يمكن أن يكون هذا النهج الشخصي حاسما عند التعامل مع مقاومة الأدوية المتعددة ، مما يقلل بشكل كبير من عبء العلاج على المرضى عن طريق تجنب الأدوية غير الفعالة أو دون المستوى الأمثل ذات الآثار الجانبية الشديدة.
العديد من الميزات تجعل تطعيم جنين الزرد نموذجا مناسبا. أوجه التشابه الجينية بين البشر وأسماك الزرد - 70٪ تماثل جيني و 84٪ جينات مشتركة مرتبطة بالأمراض - تدعم دراسات التفاعل بين الجينات والأدوية17. وبالتالي ، يمكن أن يكشف استخدام جنين مضيف معدل وراثيا عن الاستعدادات الوراثية التي تؤثر على القابلية للإصابةبالمخدرات 18. بدلا من ذلك ، يمكن زرع الخلايا ذات التعديلات الجينية المحددة لتقييم ما إذا كانت حساسية الدواء أو مقاومته تتوافق مع النتائج المختبرية . توفر الطعوم الغريبة لجنين الزرد أيضا نظرة ثاقبة على الآثار الجهازية المحتملة للأدوية. على الرغم من أن نمو الأعضاء في الأجنة البالغة من العمر 2-3 أيام لم ينضج تماما ، إلا أن الأعضاء موضعية بشكل صحيح وتشارك جزئيا في التركيب الخلوي مع نظرائهم البالغين19.
تشمل المزايا الإضافية لهذا النموذج أن هناك حاجة إلى عدد قليل فقط من الخلايا السرطانية للنقش ، والحفاظ على الأجنة المضيفة أمر بسيط ، حيث لا يلزم التغذية خلال الأيام الخمسة الأولى من الحياة ، ويمكن تقييم نجاح الحقن بسرعة بسبب شفافية الأجنة وحجمها. الميزة الفريدة هي أن المناعة الفطرية فقط هي النشطة في هذه المرحلة التنموية ، مما يسهل النقش الفعال20. في بروتوكول ZefiX الموصوف هنا (انظر الملخص في الشكل 1) ، يتم تعزيز نقص المناعة بشكل أكبر عن طريق قمع الجهاز المناعي الفطري خلال الأيام الأربعة الأولى من الحياة باستخدام قليل النوكليوتيدات المورفولينو المضادة للمعنى المستقرة التي تستهدف spi1 و csf3r ، والتي تمنع تمايز البلاعم والعدلات21،22،23.
يختلف هذا البروتوكول أيضا عن بروتوكولات زرع الأجانب السابقة لأسماك الزرد ، والتي تم تطويرها بشكل أساسي لترقيع الورم الصلب وعادة ما تستخدم طرق تقييم الاستجابة للأدوية القائمة على التصوير الكامل. تم تحسين ZefiX للخلايا السرطانية السائلة ، مثل خلايا BCP-ALL ، وقد تم استخدامه بنجاح لتوسيع مواد المريض الطازجة أو المجمدة21. يمكن أيضا تكييف ZefiX للخلايا السرطانية الملتصقة عن طريق اختيار الإنزيمات المناسبة لتفكك الأنسجة.
ميزة رئيسية أخرى هي التحليل النهائي باستخدام قياس التدفق الخلوي ، والذي يوفر العديد من الفوائد: (1) يمكن معالجة عدد كبير من خلايا الكسب غير المشروع بسرعة ، مما يسمح بتحليل إحصائي قوي على مستوى الخلية المفردة ، (2) يمكن تقييم معدل الانتشار والجدوى في وقت واحد في الخلايا الفردية ، و (3) تتوفر مقاييس التدفق الخلوي بشكل شائع في إعدادات البحث السريري ، تمكين تقييم الاستجابة الدوائية لخلايا الكسب غير المشروع على مستوى خلية واحدة في غضون ساعات قليلة. لضمان قابلية التكاثر ، يوفر هذا البروتوكول خط أنابيب موحد من التحضير إلى الزرع إلى تحليل قياس التدفق الخلوي ، مما يسمح بالتنبؤ باستجابة الدواء في جميع الخلايا في غضون أسبوع.
تتوافق جميع تجارب أسماك الزرد مع إرشادات معاهد أبحاث الطب التجريبي في برلين والسلطات الرسمية. شملت جميع الدراسات أجنة أسماك الزرد < 6 أيام بعد الإخصاب (dpf) ، مما أعفيها من قانون حماية. تم إيواؤها عند 28 درجة مئوية مع دورة ضوء 14 ساعة و 10 ساعات مظلمة. تم استخدام الأسماك البرية من سلالات AB أو TüLF في جميع التجارب.
ملاحظة: يتضمن تحديد ظروف العلاج المثلى لكل دواء مرغوب فيه قبل تطبيق ZefiX عدة خطوات ضرورية. أولا ، حدد التركيز المثبط نصف الحد الأقصى (IC50) لكل دواء باستخدام خط خلوي مناسب ضمن نظام ثقافة ثنائي الأبعاد التقليدي. بناء على الخبرة السابقة ، قد تكون تركيزات الأدوية الفعالة لعلاج ZefiX أكبر بمقدار 5 - 50 مرة من تلك المستخدمة في ظروف زراعة الخلاياالنموذجية 21،24. قبل علاج الأجنة المطعمة ، من الضروري تقييم السمية داخل الأجنة المضيفة غير المزروعة باستخدام نطاق التركيز المحدد. بعد تقييم السمية ، قم بتعريض الأجنة المطعمة بخط الخلية لمجموعة متنوعة من تركيزات الأدوية بحوالي 50 ضعفا من قيمة IC50 المحددة مسبقا في ثقافة 2D. إذا لم تظهر الخلايا المطعمة أي استجابة لجرعات تصل إلى 100 ضعف IC50 ، فقد يعتبر الدواء غير فعال ل ZefiX. لتعزيز الفعالية ، يتمثل أحد الخيارات في التكييف المسبق لخلايا الكسب غير المشروع بالدواء قبل وقت قصير من زرعها في الأجنة25. انظر الجدول 1 للاطلاع على جميع الحلول المستخدمة هنا.
1. اليوم 1: التحضير للتجربة
2. اليوم 2: حقن مورفولينو
3. اليوم 3: إزالة المشيمة
4. اليوم 4: زراعة الأعضاء والعلاج بالعقاقير
5. الزرع
6. اليوم 7
للحصول على تقييم علمي مفصل لبروتوكول ZefiX ، بما في ذلك الطعم الغريب والعلاج الدوائي لعينات خلايا BCP-ALL الأولية المجمدة حديثا ، يرجى الرجوع إلى المخطوطة المنشورةسابقا 21. تم منح الموافقة على استخدام عينات المرضى في البحث لاختبار الأدوية قبل السريرية كجزء من ال?...
أصبحت أجنة أسماك الزرد نموذجا شائعا بشكل متزايد لفحص الأدوية وأبحاث السرطان نظرا لقدرتها العالية على الإنتاجية وفعاليتها من حيث التكلفة. تحمل هذه الطعوم الغريبة وعدا كركيزة حاسمة للطب الانتقالي ، حيث تساعد في البحث قبل السريري واتخاذ القرار9،
يعلن جميع المؤلفين عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة البحوث الألمانية (DFG) داخل مركز البحوث التعاوني CRC1588 ، المشروع رقم 493872418 ومؤسسة الدكتور كلايست ، برلين ، وكذلك من قبل مؤسسة Deutsche José Carreras Leukämie Stiftung (R03 / 2016) ، Berliner Krebsgesellschaft (HEFF201633KK) واتحاد السرطان الألماني (DKTK ، نداء التمويل المشترك 2016). نشكر جوليا كوبكي وماريكي وولف على قراءتهما النقدية للمخطوطة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Petri dish (10 cm) | Greiner | P7237 | |
7-AAD viability staining solution | Invitrogen | 00-6993-50 | |
Agarose (LE, analytic grade) | Biozym | 840004 | |
Air pressure injector | Narishige | IM400 | with external gas supply |
Alexa Fluor 488 anti-human CD19 antibody | Biolegend | 302219 | |
Annexin binding buffer | Biolegend | 422201 | Or see solutions for preparation |
APC annexin V | Biolegend | 640941 | |
Capillaries (10 cm, OD 1.0 mm, with filaments) | WPIINC | TW100F-4 | 1.0 OD; 0.75 ID |
Cell culture flask (T-175) | Sarstedt | 83,39,12,002 | |
CellTrace Violet | Invitrogen | C34557 | |
Dimethyl sulphoxide (DMSO) | Roth | A994.1 | |
Dispase II | Sigma Aldrich | D4693-1g | |
DNase I | AppliChem GmbH | A3778 | |
Eppendorf tubes (1.5 ml) | Eppendorf | 30120086 | |
FACS tube (Polystyrene round botton Tube with Cell strainer Cap, 5 ml) | Falcon | 352235 | |
Falcon tubes (50 ml) | Falcon | 352070 | |
Fetal calf serum (FCS) | Sigma Aldrich | C8056 | |
Fine mesh filter (10 µm) | PluriStrainer | 435001050 | |
Fine mesh filter (20 µm) | PluriStrainer | 431002040 | |
Flow cytometer | Becton Dickinson | BD LSRFortessa X-20 | |
Fluorescent stereomicroscope | Leica | ||
Fluorescent stereomicroscope with camera | Leica | M165 FC | Camera: DFC7000 T |
Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS, Calcium and Magnesium free ) | Sigma Aldrich | 88284 | |
Injection mold (Zebrafish MI/Transplant KIT) | World Precision Instruments | Z-MOLDS | |
Injection needles (without filament) | Biomedical instruments | VZIPbl-20-10-55 | Zebrafish injection pipette, blunt, OD: 20μm ± 1, TL:~10mm, PL: 55mm, Glass: BM100T-10P |
Macro-centrifuge | Eppendorf | ||
Micro-centrifuge | |||
Morpholino (csf3r) | Gene Tools LLC | csf3r (GAAGCACAAGCGA GACGGATGCCA) | |
Morpholino (spi1) | Gene Tools LLC | spi1(GATATACTGATAC TCCATTGGTGGT) | |
Papain | Sigma Aldrich | P3125 | |
Penicillin-Streptomycin (Penstrep; 10.000 U/ml) | Gibco | 15140122 | |
Plates (4-well) | Greiner Bio one | 657160 | |
Plates (96-well) | Greiner Bio one | 657180 | |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 Medium | Gibco | 21875-034 | |
Tricaine (MS-222) | Sigma Aldrich | E10521-50G | Ethy-3 aminobenzoate methanesulfenate |
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