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Method Article
Maligne Gliome bilden eine heterogene Gruppe hochinfiltratischer gliaaler Neoplasmen mit ausgeprägten klinischen und molekularen Merkmalen. Primäre orthotopische Xenografts rekapitulieren die histopathologischen und molekularen Merkmale bösartiger Gliom-Subtypen in präklinischen Tiermodellen.
Maligne Gliome bilden eine heterogene Gruppe hochinfiltratischer gliaaler Neoplasmen mit ausgeprägten klinischen und molekularen Merkmalen. Primäre orthotopische Xenografts rekapitulieren die histopathologischen und molekularen Merkmale bösartiger Gliom-Subtypen in präklinischen Tiermodellen. Um die WHO-Grade III und IV maligne Gliome in Transplantationstests zu modellieren, werden menschliche Tumorzellen in eine orthotopische Stelle, das Gehirn, von immungeschwächten Mäusen xenografiert. Im Gegensatz zu sekundären Xenografts, die kultivierte Tumorzellen nutzen, werden menschliche Gliomzellen von resezierten Proben getrennt und ohne vorherige Passage in der Gewebekultur transplantiert, um primäre Xenografts zu erzeugen. Das Verfahren in diesem Bericht beschreibt die Tumorprobenvorbereitung, die intrakranielle Transplantation in immungeschwächte Mäuse, die Überwachung der Tumorenpfroptmentierung und die Tumorernte für den späteren Übergang in Empfängertiere oder die Analyse. Tumorzellpräparat erfordert 2 Stunden und chirurgische Eingriffe erfordern 20 min/Tier.
Bösartige Gliome sind primäre Gliatumoren des zentralen Nervensystems, die im Gehirn und gelegentlich im Rückenmark auftreten. Gliome werden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) nach histologischer Ähnlichkeit mit Astrozyten, Oligodendrozyten oder ependymalen Zellen klassifiziert und dann numerisch (I bis IV) für pathologische Merkmale der Malignität eingestuft. Die häufigsten histologischen Subtypen sind Astrozytome, Oligodendrogliome und gemischte Oligoastrozytome. Bösartige Gliome, die die KLASSEN II bis IV der WHO umfassen, zeichnen sich durch invasives Wachstum und Widerspenstigkeit gegenüber aktuellen Therapien aus. Jedes Jahr wird in den Vereinigten Staaten etwa 15.750 Personen mit einem bösartigen Gliom diagnostiziert und schätzungsweise 12.740 Patienten erliegen dieser Krankheit. Diese Statistiken unterstreichen die besonders tödliche Natur bösartiger Gliome und den wichtigen Bedarf an verbesserter therapeutischer Wirksamkeit.
Krebsmodelle sind für die Untersuchung der Tumorbiologie und -therapien unerlässlich. Menschliche Krebszelllinien stellen einen wichtigen ersten Schritt für In-vitro-Manipulationen und in vivo Xenografting-Studien (sekundäre Xenografts)1dar. Jedoch, Standard-Krebszellkulturen unterziehen phänotypische und genotypische Transformation2-4, die nicht in sekundären Xenografts wiederhergestellt werden kann5. Darüber hinaus können genetische Veränderungen wie Isocitrate-Dehydrogenase (IDH)Mutationen6, unterschiedliche Stammzellpopulationen7 und Abhängigkeit von wichtigen Signalwegen8 in Krebszellkulturen verloren gehen. Genomprofile können in der Krebssphärenkultur in besserem Maße gepflegt werden, spiegeln aber den Genotyp der Primärtumoren immer noch nicht vollständig wider2,3. Direkte orthotopische Transplantation negiert die Einflüsse der In-vitro-Kultur, bietet eine angemessene Mikroumgebung und bewahrt die Integrität von tumorinitiierenden Zellen9,10. Daher stellen primäre Xenografts ein leistungsfähiges und relevantes präklinisches Modell für die gründliche Prüfung gezielter Wirkstoffe dar, um bei der rationalen Gestaltung zukünftiger klinischer Studien zu helfen5,11,12.
1. Vorbereitung der Tumorzellsuspension
Hinweis: Für die Herstellung und Aufrechterhaltung von primären orthotopischen Gliom-Xenografts sind geeignete institutionelle Genehmigungen für die Verwendung von Patientenmaterial und Tieren erforderlich. Am Vanderbilt University Medical Center wird resektiertes Tumormaterial, das über dem für diagnostische Zwecke erforderlichen Material hinausgeht, mit Zustimmung des Patienten für ein Forschungsgewebe-Repository gesammelt. Die Proben werden mit einer randomisierten 5-stelligen REDcap-Datenbanknummer beschriftet, und alle patientenspezifischen Bezeichner werden entfernt. Die REDcap-Datenbank enthält deidentifizierte klinische Daten für jede Probe im Gewebe-Repository, die Geschlecht, Alter (in Jahren), Rasse, Überlebensstatus, Pathologie, Krebsbehandlungen, Jahr der Resektion und Zeit bis zum Fortschreiten umfasst. Um die Sterilität zu erhalten und den Erfolg der primären Xenograft-Methode zu optimieren, sollten alle Reagenzien, dampfautoklavierten chirurgischen Instrumente und die chirurgische Stelle im Voraus montiert oder vorbereitet werden.
Hinweis: Gliom-Proben enthalten oft große Mengen myelin und Schmutz. Je nach Probengröße kann es notwendig sein, mehr als 4 diskontinuierliche Gradientenrohre für eine angemessene Entfernung von Myelin und Schmutz zu verwenden.
Hinweis: Der Prozess wird abgeschlossen, wenn kein oder wenig, deutlich sichtbares undissoziiertes Gewebe übrig ist. Vermeiden Sie das Einbringen von Blasen während des Triturierungsprozesses.
Hinweis: Die Zelllebensfähigkeit nach Dissoziation beträgt in der Regel >90 %. Geringere Viabilitäten können viele Variablen widerspiegeln, einschließlich suboptimaler Gewebehandhabung oder Transportzeit aus dem Operationssaal, Kryokonservierungsmethode oder Papain-Dissoziationstechnik. Niedrigere zelluläre Viabilitäten können jedoch noch ausreichen, solange eine ausreichende Anzahl lebensfähiger Mittel in dem entsprechenden Volumen transplantiert werden kann. Für jede Maus werden 50.000-200.000 lebensfähige Zellen implantiert. Aufgrund der abgeschrägten Spitze der Spritzennadel sollte im Endvolumen eine zusätzliche Zellsuspension von 5 l enthalten sein, um sicherzustellen, dass für jede Injektion ausreichend Material in die Spritze eingezogen werden kann. Um z. B. für 5 Mäuse 2 l/Maus zu injizieren, sollte das Endvolumen 15 l (15 l = (5 x 2 l) + 5 l) betragen.
2. Vorbereitung der chirurgischen Stelle und Instrumente
Hinweis: Während des Eingriffs werden sterile chirurgische Handschuhe getragen. Je nach Bedarf der einzelnen Institutionen können OP-Kleider, Mützen und Gesichtsschutz erforderlich sein.
3. Induktion, Anästhesie und Analgesie
Hinweis: Operationen, die mehr als 15 min ab dem Zeitpunkt der Anästhesie der Mäuse sind, erfordern eine Kontaktwärmequelle. Um Unterkühlung zu vermeiden, werden die Mäuse während der prä- und postoperativen Perioden mit einer Wärmequelle (zirkulierende Warmwasserdecke) versorgt.
Lagerkonzentration | Volumen zur Vorbereitung | |||
eine Maus | fünf Mäuse | zehn Mäuse | ||
Ketamin | 100 mg/ml | 25 l | 125 l | 250 l |
Xylazin | 100 mg/ml | 2,5 l | 12,5 l | 25 l |
Isotonische Saline | 223 l | 1.113 l | 2.225 l | |
gesamt | 250 ul | 1.250 l | 2.500 l |
4. Intrakranielle Transplantation
Hinweis: Injektionsvolumina von mehr als 2,5 l können für Mäuse tödlich sein.
5. Tierpflege und -beobachtung nach der Implantation
Hinweis: Die zuverlässigste Indikation für Tumorengraftment und infiltratives Wachstum ist allmählich, anhaltende Gewichtsverlust begleitet von der Entwicklung der geknickten Haltung und rauen Haarmantel. In seltenen Fällen, neurologische Defizite festgestellt werden, die Ataxie, Parese, und Krampfanfälle gehören. Orthotopische primäre Xenografts sind hochinvasiv und entwickeln sich über einen langen Zeitraum. Mäuse manifestieren in der Regel Symptome des Tumorwachstums 3-6 Monate nach der Transplantation.
6. Tumorernte
Hinweis: Bei dieser Methode enthält die erste koronale Scheibe (#1) den hinteren Aspekt der Olfaktorzwiebeln und den vorderen Aspekt der Frontallappen. Der transplantierte Tumor ist am häufigsten in der rechten Hemisphäre der folgenden 3 koronalen Scheiben (Scheibe #2, #3 und #4) und der Injektionsblick ist routinemäßig in koronalen Scheiben #3 enthalten. Je nach experimentellem Bedarf kann das Material für Tumorpassagen, gefrorene Gewebeabschnitte, formalin fixierte Paraffin-eingebettete Gewebeabschnitte, Durchflusszytometrie von dissoziiertem Gewebe, Zellkultur oder Lysate für dna-, RNA- oder Proteinanalysen verwendet werden. Teile des Tumors können für zukünftige Bedürfnisse mit Zelllebensfähigkeit von 80-95% kryokonserviert werden.
7. Tumor-Kryokonservierung
Dissoziierte Gliomzellen werden direkt in das Gehirn immungeschwächter Mäuse transplantiert, um primäre orthotopische Xenograft-Linien zu erhalten. Jeder Tumorprobe wird vor der Transplantation eine randomisierte Zahl zugewiesen, als Teil des Deidentifizierungsprozesses, um geschützte Gesundheitsinformationen zu entfernen. Dazu verwenden wir eine 5-stellige REDcap-Datenbanknummer. Abbildung 1 zeigt den Prozess und die Nomenklatur zur Herstellung einer Xenograft-Linie aus einem Glioblastom (GBM 17182)...
Kultivierte Zelllinien, Xenografts und gentechnisch veränderte Mäuse sind die gebräuchlichsten Methoden zur Modellierung von Gliomen, und es gibt deutliche Vorteile und Einschränkungen für jedes Modellsystem3,13,14. Relevante Vorteile von primären orthotopischen Gliom-Xeografts sind infiltratives Wachstum, das diffuse Gliome typisiert, und die Retention genetischer Veränderungen und wichtige Signalmechanismen, die in kultivierten Gliomzellen äußerst schwierig zu erhalten sein können. Zum Beispiel kö...
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Wir sind uns besonders bei Patienten am Vanderbilt University Medical Center zu zu sehr gedankt, die unschätzbares Forschungsmaterial für die Molecular Neurosurgical Tissue Bank zur Verfügung gestellt haben. Wir danken allen, die die Tissue Bank gegründet und unterhalten haben, Reid C. Thompson MD (Hauptermittler), Cherryl Kinnard RN (Forschungsschwester) und Larry A. Pierce MS (Manager). Histologische Dienstleistungen wurden teilweise vom Vanderbilt University Medical Center (VUMC) Translational Pathology Shared Resource (unterstützt durch die Auszeichnung 5P30 CA068485 an das Vanderbilt-Ingram Cancer Center) durchgeführt. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse an MKC aus dem NINDS (1R21NS070139), dem Burroughs Wellcome Fund und den VMC-Entwicklungsfonds unterstützt. MKC wird durch das Department of Veterans Affairs, Veterans Health Administration, Office of Research and Development, Biomedical Laboratory Research and Development durch Stipendium 1 I01 BX000744-01 unterstützt. Der Inhalt gibt nicht die Ansichten des Department of Veterans Affairs oder der Regierung der Vereinigten Staaten wieder.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Phosphate buffered saline | Life Technologies | 14040-133 | |
Papain dissociation system | Worthington Biochemical Corp. | LK003150 | |
Trypan blue solution 0.4% | Life Technologies | 15250061 | |
Ketamine HCl | Obtained from institutional pharmacy or local veterinary supply company | ||
Xylazine HCl | |||
Ketoprofen | |||
Ophthalmic ointment | |||
Povidone-iodine | Fisher Scientific | 190061617 | |
Cryopreservation medium and proliferation supplement | StemCell Technologies | 05751 | |
0.2% Heparin sodium salt in PBS | StemCell Technologies | 07980 | |
Penicillin-streptomycin | Life Technologies | 15140-122 | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | D6250-5X10ML | |
NOD.Cg-Prkdcscid I/2rgtm1Wjl/SzJ mice | The Jackson Laboratory | 005557 | NSG mice |
Anti-human vimentin antibody | Dako | M7020 | Use 1:200 to 1:800 |
Anti-human IDH1 R132H antibody | Dianova | DIA-H09 | Use 1:100 to 1:400 |
Centrifuge with swinging bucket rotor | |||
Pipetter with dispensing speed control | |||
Disposable hemocytometer | Fisher Scientific | 22-600-100 | |
Sterile surgical gloves | Fisher Scientific | 11-388128 | |
Disposable gown | Fisher Scientific | 18-567 | |
Surgical mask | Fisher Scientific | 19-120-1256 | |
Tuberculin syringe | BD | 305620 | |
Alcohol pads | Fisher Scientific | 22-246-073 | |
Portable electronic scale | Fisher Scientific | 01-919-33 | |
Zoom stereomicroscope | |||
Surgical clipper | Stoelting | 51465 | |
Scalpel handle | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scalpel blades, #10 | |||
Stereotaxic instrument | Stoelting | 51730 | |
High-speed drill | Stoelting | 51449 | |
Drill bit, 0.6 mm | Stoelting | 514552 | |
Hamilton syringe | Hamilton | 80336 | |
Autoclip, 9 mm | BD | 427630 | |
Circulating water warming pad | Kent Scientific | TP-700 TP-1215EA | |
Hot bead dry sterilizer | Kent Scientific | INS300850 | |
Surgical scissors | Fine Science Tools | 14101-14 | |
Fine scissors | Fine Science Tools | 14094-11 | |
Spring scissors | Fine Science Tools | 15018-10 | |
Dumont forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | |
Semimicro spatulas | Fisher Scientific | 14374 | |
Mouse brain slicer matrix | Zivic Instruments | BSMAS002-1 | |
Cryogenic storage vials | Fisher Scientific | 12-567-501 |
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