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Method Article
Dieses Protokoll beschreibt die orthotope Implantation von patienteneigenen Krebszellen in die Blinddarmwand von immundefizienten Mäusen. Das Modell rekapituliert fortgeschrittene metastasierende Darmkrebserkrankungen und ermöglicht die Evaluierung neuer therapeutischer Medikamente in einem klinisch relevanten Szenario von Lungen- und Lebermetastasen.
In den letzten zehn Jahren wurden ausgefeiltere präklinische Darmkrebsmodelle (CRC) mit patienteneigenen Krebszellen und 3D-Tumoroiden etabliert. Da patienteneigene Tumororganoide die Eigenschaften des ursprünglichen Tumors beibehalten können, ermöglichen diese zuverlässigen präklinischen Modelle das Screening von Krebsmedikamenten und die Untersuchung von Arzneimittelresistenzmechanismen. Darmkrebsbedingte Todesfälle bei Patienten sind jedoch meist mit dem Vorhandensein einer metastasierten Erkrankung verbunden. Es ist daher wichtig, die Wirksamkeit von Krebstherapien in relevanten In-vivo-Modellen zu bewerten, die die wichtigsten molekularen Merkmale der menschlichen Krebsmetastasierung wirklich rekapitulieren. Wir haben ein orthotopes Modell etabliert, das auf der Injektion von Darmkrebszellen von Patienten direkt in die Blinddarmwand von Mäusen basiert. Diese Tumorzellen entwickeln Primärtumoren im Blinddarm, die in Leber und Lunge metastasieren, was häufig bei Patienten mit fortgeschrittenem Darmkrebs beobachtet wird. Dieses Darmkrebs-Mausmodell kann verwendet werden, um das Ansprechen von Medikamenten zu untersuchen, das durch Mikrocomputertomographie (μCT) überwacht wird, ein klinisch relevantes bildgebendes Verfahren im kleinen Maßstab, mit dem Primärtumoren oder Metastasen bei Patienten leicht identifiziert werden können. Hier beschreiben wir das chirurgische Vorgehen und die erforderliche Methodik, um patienteneigene Krebszellen in die Blinddarmwand von immundefizienten Mäusen zu implantieren.
Darmkrebs (CRC) ist weltweit die zweithäufigste Krebstodesursache1. Die Fähigkeit, In-vitro- oder In-vivo-Tumormodelle zu generieren, die aus einzelnen Tumorzellen von Patienten abgeleitet werden, hat die Präzisionsmedizin in der Onkologie vorangetrieben. In den letzten zehn Jahren wurden von vielen Forschungsgruppen auf derganzen Welt von Patienten abgeleitete Organoide (PDOs) oder Xenotransplantate (PDXs) verwendet 2. PDOs sind multizelluläre In-vitro-Strukturen, die den Merkmalen des ursprünglichen Tumorgewebes ähneln und sich selbst organisieren und erneuern können3. Diese vielversprechenden In-vitro-Modelle können erfolgreich für das Wirkstoff-Screening und die translationale Forschung eingesetzt werden. Auf der anderen Seite rekapitulieren PDX-Modelle den ursprünglichen Darmkrebs auf allen relevanten Ebenen, von der Histologie über molekulare Merkmale bis hin zum Ansprechen auf Arzneimittel 2,4.
Im lebenden Organismus PDX-Modelle werden meist als subkutane Tumoren in immundefizienten Mäusen gezüchtet. Mit diesem Ansatz sind PDXs zum Goldstandard in der Krebsforschung geworden, insbesondere zur Untersuchung von Arzneimittelempfindlichkeit oder -resistenz. Todesfälle im Zusammenhang mit Darmkrebs sind jedoch meist mit dem Vorhandensein von metastasierten Läsionen in der Leber, der Lunge oder der Bauchhöhle verbunden, und keiner der beiden Ansätze (PDO oder PDX) kann das fortgeschrittene klinische Umfeld rekapitulieren. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der spezifische Ort des Tumorwachstums wichtige biologische Merkmale bestimmt, die einen Einfluss auf die Wirksamkeit von Medikamenten und die Krankheitsprognose haben2. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Etablierung präklinischer Modelle, mit denen die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten in einem klinisch relevanten metastasierten Setting beurteilt werdenkann 6.
Mikrocomputertomographen (μCT) können als verkleinerte klinische CT-Scanner fungieren und die Bildgebung von Primärtumoren und Metastasen bei Mäusen mit einer skalierten Bildauflösung ermöglichen, die proportional zu der von CT-Bildern von Krebspatienten ist7. Um dem schlechten Weichteilkontrast der μCT-Technik entgegenzuwirken, können radiologische jodhaltige Kontrastmittel eingesetzt werden, um den Kontrast zu verbessern und die Tumorlast zu beurteilen. Unter Verwendung eines dualen Kontrastansatzes wird orales und intraperitoneales Jod zu unterschiedlichen Zeitpunkten verabreicht. Das oral verabreichte Kontrastmittel hilft, die Grenzen zwischen Tumorgewebe und Blinddarmgehalt im Darm zu definieren. Auf der anderen Seite ermöglicht das intraperitoneal verabreichte Kontrastmittel die Identifizierung der äußeren Grenzen der Tumormasse, die häufig wächst und in das Peritoneum eindringt8.
Das Manuskript beschreibt ein Protokoll zur orthotopen Implantation von patienteneigenen Krebszellen in die Blinddarmwand immundefizienter Mäuse und die Methodik zur Überwachung des Darmtumorwachstums mittels μCT-Scans. Das vorliegende Manuskript zeigt, dass das Modell das klinische Szenario von fortgeschrittenen Darmtumoren und metastasierenden Erkrankungen bei Darmkrebspatienten rekapituliert, die nicht mit PDO- oder PDXO-Modellen untersucht werden können. Da orthotope PDX-Modelle des Darmkrebses das klinische Szenario von Darmkrebspatienten rekapitulieren, kommen wir zu dem Schluss, dass sie bisher die besten sind, um die Wirksamkeit von Antitumormedikamenten bei fortgeschrittenen Darmtumoren und metastasierenden Erkrankungen zu testen.
Von allen Patienten wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Das Projekt wurde von der Ethikkommission für Forschung des Universitätsklinikums Vall d'Hebron, Barcelona, Spanien, genehmigt (Genehmigung ID: PR(IR)79/2009 PR(AG)114/2014, PR(AG)18/2018). Menschliche Dickdarmgewebeproben bestanden aus Biopsien aus nicht-nekrotischen Bereichen von primären Adenokarzinomen oder Lebermetastasen, die Patienten mit Dickdarm- und Enddarmkrebs entsprachen, die sich einer Tumorresektion unterzogen hatten. Die Versuche wurden gemäß der Tierpflegerichtlinie der Europäischen Union (86/609/EWG) durchgeführt und von der Ethikkommission für Tierversuche des VHIR - des Forschungsinstituts Vall d'Hebron genehmigt (ID: 40/08 CEEA, 47/08/10 CEEA und 12/18 CEEA).
HINWEIS: Weibliches NOD-SCID (NOD. CB17-Prkdcscid/NcrCrl) Mäuse im Alter von 8 Wochen wurden von Charles River Laboratories gekauft.
1. Ableitung von Patientenzellen
2. Orthotope Injektion in den Blinddarm
HINWEIS: Das folgende Verfahren wird auf einem Tisch in einem speziellen pathogenfreien Raum (SPF) in der Tiereinrichtung durchgeführt. Die verwendeten Geräte werden zuvor gereinigt und sterilisiert. Zusätzlich wird es in einem tragbaren Sterilisator zwischen Personen oder Zonen in der Tieranlage wieder sterilisiert.
3. Beurteilung des orthotopen Tumorwachstums mittels μCT-Scanning
HINWEIS: Das folgende Verfahren wird in der präklinischen Bildgebungsplattform (PIP) der Tiereinrichtung durchgeführt.
4. Therapeutische Intervention bei Mäusen mit orthotopen Tumoren
Mäuse, denen orthotopische Krebszellen implantiert wurden, wurden wöchentlich durch μCT-Scans überwacht. Am Ende des Experiments wurden die Tiere eingeschläfert. Darm, Blinddarm (Abbildung 1A, B), Leber, Lunge und alle anderen möglichen Läsionen wurden gesammelt, in eine Kassette gegeben und über Nacht mit 4% Formalin fixiert. Als Kontrolle wurde Darmgewebe einer Maus ohne Tumor im Blinddarm verwendet (Abbildung 1C). Schließlich wurden ...
In den letzten Jahrzehnten wurden viele neue Krebstherapien entwickelt und an Patienten mit verschiedenen Tumorarten, einschließlich Darmkrebs (CRC), getestet. Obwohl in präklinischen Modellen in vielen Fällen vielversprechende Ergebnisse beobachtet wurden, war die therapeutische Wirksamkeit bei Patienten mit fortgeschrittenem metastasiertem Darmkrebs häufig eingeschränkt. Daher besteht ein dringender Bedarf an präklinischen Modellen, die es ermöglichen, die Wirksamkeit neuer therapeutischer Medikamente in einem k...
Nichts.
Wir danken der Stiftung Cellex, dem CIBERONC-Netzwerk und dem Instituto de Salud Carlos III für ihre Unterstützung. Darüber hinaus danken wir auch der präklinischen Bildgebungsplattform am Vall d'Hebron Research Institute (VHIR), wo die Experimente durchgeführt wurden.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
REAGENT | |||
Apo-Transferrin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | T1147-500MG | |
B27 Supplement | Life Technologies S.A (Spain) | 17504044 | |
Chlorhexidine Aqueous Solution 2% | DH MATERIAL MÉDICO, S.L. | 1111696250 | |
Collagenase | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | C0130-500MG | |
D-(+)-Glucose | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | G6152 | |
DMEM /F12 | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 21331-020 | |
DNase I | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | D4263-5VL | |
EGF | PEPRO TECH EC LTD. | AF-100-15-500 µg | |
FGF basic | PEPRO TECH EC LTD. | 100-18B | |
Fungizone | Life Technologies S.A (Spain) | 15290026 | |
Gentamycin | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 15750037 | |
Heparin Sodium Salt | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | H4784-250MG | |
Insulin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | I9278-5ML | |
Iopamiro | |||
Isoflurane | - | - | |
Kanamycin | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 15160047 | |
L-Glutamine | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 25030032 | |
Matrigel Matrix | CULTEK, S.L.U. | 356235/356234/354234 | |
Metacam, 5 mg/mL | - | - | |
Non-essential amino acids | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 11140035 | |
Nystatin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | N4014-50MG | |
Pen/Strep | Life Technologies S.A (Spain) | 15140122 | |
Phosphate-buffered saline (PBS), sterile | Labclinics S.A | L0615-500 | |
Progesterone | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | P0130-25G | |
Putrescine | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | P5780-5G | |
RBC Lysis Buffer | Labclinics S.A | 00-4333-57 | |
Sodium Pyruvate | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 11360039 | |
Sodium Selenite | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | S5261-25G | |
ESSENTIAL SUPPLIES | |||
8 weeks-old NOD.CB17-Prkdcscid/NcrCrl mice | - | - | |
BD Micro-Fine 0.5 ml U 100 needle 0.33 mm (29G) x 12.7 mm | BECTON DICKINSON, S.A.U. | 320926 | |
Blade #24 | - | - | |
Cell Strainer 100 µm | Cultek, SLU | 45352360 | |
Forceps and Surgical scissors | - | - | |
Heating pad | - | - | |
Lacryvisc, 3 mg/g, ophthalmic gel | - | - | |
Surfasafe | - | - | |
Suture PROLENE 5-0 | JOHNSON&JOHNSON S, A. | 8720H | |
EQUIPMENT/SOFTWARE | |||
Quantum FX µCT Imaging system | Perkin Elmer | Perkin Elmer | http://www.perkinelmer.com/es/product/quantum-gx-instrument-120-240-cls140083 |
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