JoVE Logo

Iniciar sesión

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

En este artículo

  • Resumen
  • Resumen
  • Introducción
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discusión
  • Divulgaciones
  • Agradecimientos
  • Materiales
  • Referencias
  • Reimpresiones y Permisos

Resumen

Aquí presentamos un protocolo para probar la eficacia de las terapias dirigidas seleccionadas en base a la composición genómica de un tumor. El protocolo describe la identificación y validación de reordenamientos estructurales del ADN, injerto de tumores de los pacientes en ratones y pruebas de respuestas a los fármacos correspondientes.

Resumen

Aquí presentamos un enfoque integrador para probar la eficacia de las terapias dirigidas que combina la próxima generación de tecnolo-gies de secuenciación, análisis de diana terapéutica y monitoreo de la respuesta a fármacos utilizando xenoinjertos derivados del paciente (PDX). Esta estrategia fue validada utilizando tumores ováricos como ejemplo. El protocolo de secuenciación de próxima generación (MPseq) de pareja de relaciones de posición se utilizó para identificar alteraciones estructurales y siguió el análisis de alteraciones potencialmente objetivos. Los tumores humanos cultivados en ratones inmunocomprometidos fueron tratados con medicamentos seleccionados en base a los análisis genómicos. Los resultados demostraron una buena correlación entre las respuestas predichas y las observadas en el modelo PDX. El enfoque presentado se puede utilizar para probar la eficacia de los tratamientos combinados y ayudar a un tratamiento personalizado para pacientes con cáncer recurrente, específicamente en los casos en que la terapia estándar falla y hay una necesidad de usar medicamentos fuera de etiqueta.

Introducción

Los xenoinjertos derivados del paciente (PDX), que se generan a partir de la implantación de piezas tumorales de pacientes en ratones inmunodeficientes, han surgido como un potente modelo preclínico para ayudar a la atención personalizada contra el cáncer. Los modelos PDX han sido desarrollados con éxito para una variedad de neoplasias malignas humanas. Estos incluyen cáncer de mama y ovario, melanoma maligno, cáncer colorrectal, adenocarcinoma pancreático, y cáncer de pulmón de células no pequeñas1,,2,3,4,5. El tejido tumoral se puede implantar ortotópica o heterotópicamente. El primero, considerado más preciso pero técnicamente difícil, implica el trasplante directamente en el órgano de origen tumoral. Se cree que este tipo de modelos imitan con precisión la histología del tumor original debido al microambiente "natural" para el tumor6,,7. Por ejemplo, el trasplante ortotópico en la bursa del ovario de ratón dio lugar a la diseminación del tumor en la cavidad peritoneal y la producción de ascitis, típica del cáncer de ovario8. Del mismo modo, la inyección de tumores de mama en el torácico en lugar de la glándula mamaria abdominal afectó la tasa de éxito y el comportamiento de LA PDX9. Sin embargo, los modelos ortotópicos requieren sofisticados sistemas de diagnóstico por imágenes para monitorear el crecimiento tumoral. La implantación heterotópica del tumor sólido se realiza típicamente mediante la implantación de tejido en el flanco subcutáneo de un ratón que permite una monitorización más fácil del crecimiento tumoral y es menos costosa y consume mucho tiempo7. Sin embargo, los tumores crecidos por vía subcutánea rara vez metástasis a diferencia de como se observó en el caso de la implantación ortotópica10.

Se ha demostrado que la tasa de éxito del injerto varía y depende en gran medida del tipo de tumor. Se informó que los tumores más agresivos y los muestras de tejido que contenían un porcentaje más alto de células tumorales tenían mejores tasas de éxito12,,13. De acuerdo con esto, se demostró que los tumores derivados de sitios metastásicos se injertaban a frecuencias de 50-80%, mientras que los de sitios primarios ingrafales a frecuencias tan bajas como 14%12. Por el contrario, el tejido que contiene células necróticas y menos células tumorales viables injerta mal. El crecimiento tumoral también se puede promover mediante la adición de proteínas de matriz de membrana sótano en la mezcla de tejido en el momento de la inyección en ratones14 sin comprometer las propiedades del tumor original. También se encontró que el tamaño y el número de piezas de tejido destinadas a la implantación afectan la tasa de éxito del injerto. Se notificaron mayores tasas de toma de tumor para la implantación en la cápsula subrre renal en comparación con la implantación subcutánea debido a la capacidad de la cápsula subrre renal para mantener el estroma tumoral original y proporcionar las células estromales del huésped, así15.

La mayoría de los estudios utilizan ratones inmunodeficientes NOD/SCID, que carecen de células asesinas naturales16 y se ha demostrado que aumentan el injerto tumoral, el crecimiento y la metástasis en comparación con otras cepas14. Sin embargo, se requiere un monitoreo adicional, ya que pueden desarrollar linfomas timicos tan pronto como 3-4 mes de edad13. En los trasplantes de tumores ováricos cultivados en ratones SCID, el crecimiento de las células B fue inhibido con éxito por rituximab, impidiendo el desarrollo de linfomas pero sin afectar el injerto de tumores ováricos17.

Más recientemente, NSG (NOD. Los ratones Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ), portadores de una mutación nula en el gen que codifica la cadena gamma del receptor18de interleucina 2, se convirtieron en una cepa utilizada con frecuencia para la generación de modelos PDX. Se informa que los tumores de los modelos PDX establecidos a las generaciones futuras de ratones conservan propiedades histológicas y moleculares de 3 a 6 generaciones19,,20. Numerosos estudios han demostrado que los resultados del tratamiento en los modelos PDX imitan a los de sus pacientes correspondientes2,,3,4,21,22,23. La tasa de respuesta a la quimioterapia en los modelos PDX para el cáncer de pulmón no pequeño y los carcinomas colorrectales fue similar a la de los ensayos clínicos para los mismos fármacos24,,25. Los estudios realizados en modelos PDX, desarrollados para pacientes inscritos en ensayos clínicos, demostraron respuestas a fármacos probados similares a los observados clínicamente en pacientes correspondientes2,,3,,4.

Los análisis genómicos de alto rendimiento de un tumor de paciente junto con los modelos PDX proporcionan una poderosa herramienta para estudiar correlaciones entre alteraciones genómicas específicas y una respuesta terapéutica. Estos se han descrito en algunas publicaciones26,27. Por ejemplo, las respuestas terapéuticas al inhibidor del EGFR cetuximab en un conjunto de modelos de PDX colorrectal que llevan amplificación de EGFR, respuestas clínicas paralelas a cetuximab en pacientes28.

Hay algunos desafíos asociados con el desarrollo y la aplicación de modelos PDX. Entre ellos se encuentra la heterogeneidad tumoral29,30 que puede comprometer la precisión de la interpretación de la respuesta al tratamiento como un clon de una sola célula con mayor capacidad proliferativa dentro de un PDX puede superar a los otros31,lo que resulta en una pérdida de heterogeneidad. Además, cuando se utilizan biopsias de un solo tumor para desarrollar PDX, algunas de las poblaciones celulares pueden perderse y no estarán representadas en el injerto final. Se recomiendan varias muestras del mismo tumor para que la implantación resuelva este problema. Aunque los tumores PDX tienden a contener todos los tipos celulares del tumor donante original, estas células se sustituyen gradualmente por las de origen murino3. La interacción entre el estroma murino y las células tumorales humanas en los modelos PDX no se entiende bien. Sin embargo, se demostró que las células estromales recapitulan el microambiente tumoral33.

A pesar de estas limitaciones, los modelos PDX siguen siendo una de las herramientas más valiosas para la investigación traslacional, así como la medicina personalizada para seleccionar terapias para pacientes. Las principales aplicaciones de los PDX incluyen el descubrimiento de biomarcadores y las pruebas de drogas. Los modelos PDX también se utilizan con éxito para estudiar los mecanismos de resistencia a los medicamentos e identificar estrategias para superar la resistencia a los medicamentos34,,35. El enfoque descrito en el presente manuscrito permite al investigador identificar posibles dianas terapéuticas en tumores humanos y evaluar la eficacia de los fármacos correspondientes invivo, en ratones que albergan tumores injertados que inicialmente se caracterizaron genómicamente. El protocolo utiliza tumores ováricos injertados por vía intraperitoneal, pero es aplicable a cualquier tipo de tumor lo suficientemente agresivo para crecer en ratones2,3,12.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocolo

En el momento de la cirugía de desbultar según un protocolo aprobado por mayo Clinic Institutional Review Board (IRB), se recogieron tejidos frescos de pacientes que consienten el cáncer de ovario. Todos los procedimientos y tratamientos con animales utilizados en este protocolo fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de Mayo Clinic y siguieron las pautas de cuidado animal.

1. Secuenciación y análisis de pares de relaciones

NOTA: El tejido congelado fresco o flash debe utilizarse para la secuenciación de pares de relaciones de posición (MPseq). El material incrustado de parafina no es adecuado porque contiene ADN fragmentado.

  1. Aísle el ADN del tejido tumoral congelado. Utilice la muestra humana original obtenida a partir de material quirúrgico o biopsia36.
  2. Utilice 1000 ng de ADN para crear bibliotecas MPseq y secuenciar como 2 muestras por carril en el secuenciador de próxima generación (ver Tabla de Materiales)36.
  3. Analizar datos utilizando un conjunto de algoritmos para detectar grandes aberraciones cromosómicas (eliminaciones, inserciones, amplificaciones, inversiones y translocaciones) como se describió anteriormente36,,37.

2. Selección de dianas terapéuticas

  1. Utilice la herramienta Panda de acceso abierto (Camino y anotación) o una herramienta análoga para identificar alteraciones específicas (http://bioinformaticstools.mayo.edu/Panda).
    1. Haga una lista de genes identificados por MSeq como alterados, como un simple archivo delimitado por tabulaciones, utilizando símbolos genéticos aceptados estándar.
      NOTA: El ejemplo incluido presenta el análisis de amplificaciones y ganancias.
    2. Agregue un signo de "-" a la línea de encabezado de la lista para asegurarse de que el encabezado de la tabla se transfiere a la vista de nivel de ruta del software.
    3. Cargue el archivo haciendo clic en la pestaña de navegación Cargar conjunto de anotaciones.
    4. Asigne un solo icono del menú para representar los datos subyacentes haciendo clic en el icono de su elección y, a continuación, haciendo clic en la pestaña Finalizar.
    5. Después de cargar los archivos de anotación, identifique una columna que muestre el número de genes anotados por ruta. Esta es la última columna a la derecha.
    6. Utilice Filtro de ruta en la parte superior izquierda de la ventana principal para mostrar las vías que contienen genes de interés.
    7. Identificar vías que tienen más genes anotados de lo que se espera por casualidad. Utilice la función situada en la pestaña Enriquecimiento.
    8. Seleccione una base de datos para mostrar genes potencialmente farmacológicas de Preset Annotation comprobando un icono apropiado a la izquierda de la ventana principal (por ejemplo, DGIdb, PharmGKB).
    9. Seleccione la ruta para la visualización haciendo clic en su nombre que se muestra en la página Visor de rutas.
      NOTA: Los iconos que representan cada conjunto de anotaciones se muestran junto al gen asociado. Haga clic en el gen de interés para abrir la página web de GeneCards correspondiente.
    10. Seleccione las vías que mostraron los genes anotados de interés (es decir, alterados en un tumor dado) y "hits" para fármacos potenciales para su análisis posterior.
  2. Utilizar una base de datos que contenga medicamentos aprobados para aplicación clínica (https://clinicaltrials.gov/) para cotejar los objetivos identificados.
  3. Priorice las alteraciones dirigidas para realizar más pruebas en modelos PDX realizando una revisión de la literatura (por ejemplo, PubMed) para confirmar la relevancia para la biología de un tipo particular de tumor.

3. Validación de reordenamientos genómicos por PCR y secuenciación de Sanger

  1. Diseñe imprimaciones utilizando lecturas de secuenciación obtenidas a partir de datos MPseq.
    1. Seleccione una unión de interés para la validación (es decir, la meta terapéutica potencial) basada en análisis MPseq.
    2. Diseñe imprimaciones direccionalmente de tal manera que el amplicon contenga la unión. Diseño 2 imprimaciones a cada lado de la unión, para un total de 4, para aumentar las posibilidades de amplificar la unión.
      NOTA: Nombre las imprimaciones según la ubicación del caso y del cromosoma.
    3. Utilice parámetros PCR estándar para el diseño de imprimación y un software de elección. Seleccione la temperatura de fusión (60-62 oC) y el contenido de GC (40-60%). Asegúrese de que la secuencia de imprimación no forma dimers de imprimación, palíndromos o bucles de horquilla.
    4. Confirme que la secuencia de imprimación carece de homología en otras áreas del genoma humano comprobándola usando BLAT (http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat?command=start).
  2. Ejecute un PCR para amplificar la unión de interés.
    1. Diluir las imprimaciones con agua a 10 mM y combinar 10 ml de cada imprimación para que cada imprimación hacia adelante se empareje con cada imprimación inversa en una mezcla de imprimación.
      NOTA: Las secuencias para las imprimaciones para el ejemplo seleccionado se muestran en la Tabla 1.
    2. Etiquete los tubos de tira de 0,2 ml como: C1, T1, C2, T2, C3, T3, C4 y T4 donde C-control adn genómico humano (comercial), ADN T-tumor, aislado del paciente o tumor PDX, y el número indica la mezcla de imprimación.
    3. Agregue 1 ml de cada mezcla de imprimación en sus tubos etiquetados.
    4. Preparar la mezcla maestra Taq combinando los reactivos enumerados en la Tabla 2,dejando la enzima en el congelador hasta que sea necesario, añadiéndola a la mezcla al final.
    5. Hacer 2 mezclas maestras, una para cada plantilla de ADN, controlar el ADN humano y el ADN tumoral. Agregue 24 ml de cada mezcla maestra de Taq a su respectivo tubo de tira. El volumen total de reacción es de 25 ml. Vórtice muy brevemente y luego gire el tubo de tira hacia abajo.
    6. Ejecute un PCR en un termociclador. Utilice los parámetros que se muestran en la Tabla 3. Ajuste la temperatura de recocido de modo que esté al menos 1 oC más fría que la temperatura de fusión de las imprimaciones.
    7. Almacene el producto de PCR completo a -20 oC (a largo plazo) o refrigerado a 4 oC (a corto plazo) hasta que sea necesario.
    8. Realizar electroforesis a 1-5 V/cm para visualizar el producto PCR utilizando un gel de agarosa del 1,5%. Dejar 2 ml de alícuota del producto que se utilizará para la secuenciación de Sanger.
  3. Realice la secuenciación de Sanger para confirmar el cruce e identificar el punto de interrupción exacto38.
    1. Utilice el producto PCR si el PCR generó un solo producto (banda). Alternativamente, cortar la banda de gel, purificar y someter para la secuenciación de Sanger junto con la imprimación utilizada para la amplificación.
      NOTA: Los tumores para los que se realizaron análisis genómicos se utilizan para la implantación en ratones.

4. Injerto y mantenimiento de tumores

  1. Configure preparaciones para injerto de tumores en modelos de ratón PDX. Seleccione para tumores de injerto para los que se realizarán o se han realizado análisis genómicos.
    1. Asegúrese de que existe una infraestructura de apoyo en el momento del inicio del desarrollo de cualquier modelo PDX, incluidas instalaciones especializadas en laboratorio y animales, personal técnico cualificado y procedimientos operativos estándar detallados.
    2. Asegúrese de que el transporte y procesamiento rápido de las muestras, ya que la velocidad es crucial para la viabilidad celular y el injerto exitoso.
    3. Utilice un ambiente estéril para reducir la contaminación bacteriana y fúngica para procesar e injerer muestras.
    4. Manejar especímenes humanos con precaución, de acuerdo con las políticas institucionales relativas a los materiales potencialmente biopeligrosos, ya que pueden albergar patógenos transmitidos por la sangre.
    5. Preparar el tejido (0,5-0,7 cm3 de tamaño) para el injerto mediante la colocación de la muestra quirúrgica en un tubo pre-refrigerado de 50 ml con 20 ml de medios de cultivo de tejido.
      NOTA: El tejido tumoral puede ser fresco o recuperado del material previamente crioconservado5.
    6. Confirme el contenido del tumor en la muestra consultando a un patólogo.
    7. Coloque el tejido tumoral en un plato que contenga 10-15 ml de PBS frío, o medios de cultivo de tejidos como RPMI 1640 o DMEM que contengan antibióticos (1% penicilina y estreptomicina).
    8. Identificar y aislar material tumoral viable del tejido normal y necrótico adyacente con la ayuda de un patólogo. Utilice fórceps estériles y bisturí para eliminar el material necrótico señalado por un patólogo.
      NOTA: El tumor se puede implantar por vía intraperitoneal o subcutánea en los ratones. Siga el paso 4.2 para realizar una implantación intraperitoneal o vaya al paso 4.3 para realizar un injerto subcutáneo. En este estudio, se probaron terapias dirigidas seleccionadas basadas en análisis genómicos en una serie de modelos PDX para el cáncer de ovario seroso de alto grado con implantación intraperitoneal.
  2. Preparar el tejido para la implantación intraperitoneal (IP) que pica el tejido con fórceps estériles y un bisturí sobre hielo para hacer piezas de aproximadamente 1-1,5 mm3 de tamaño y mezclar con medio de cultivo frío. Inyectar de 0,3 a 0,5 ml de lodos tumorales con una aguja de calibre 16-17.
    NOTA: Todos los procedimientos quirúrgicos se realizan mediante técnicas asépticas. Se utilizaron guantes estériles, instrumentos estériles, suministros y materiales implantados para reducir la probabilidad de infección.
    1. Mezclar las piezas 1:1 con un medio de cultivo helado e inyectar 100 ml intraperitonealmente en al menos tres ratones SCID hembras.
  3. Corte el tejido tumoral para el injerto subcutáneo usando fórceps estériles, bisturí o tijeras quirúrgicas en pequeños fragmentos, de aproximadamente 2 x 2 x 2 mm de tamaño, y transfiera los tejidos fragmentados a una placa de Petri pre-refrigerada sobre hielo.
    1. Agregue la matriz de membrana sótano fría en el plato con el tejido fragmentado (aproximadamente 200 ml por cada 10 trozos de tejido), mezcle bien y deje que los fragmentos de tejido se empapen en la matriz de membrana fría del sótano durante 10 minutos.
    2. Anesthetize 5 ratones hembra NOD/SCID para prepararlos para el injerto.
    3. Inyectar cada ratón por vía intraperitoneal con ketamina (150 mg/kg) y xilazina (10 mg/kg) combinada.
    4. Confirme que el ratón está correctamente anestesiado pellizcando la punta de la cola con fórceps atraumáticos.
    5. Retire suavemente completamente el ratón anestesiado de la cámara y ponga en el ratón un cono de nariz que tenga entrada del vaporizador y la salida del sistema de barrido de gases de desecho.
    6. Ponga la pomada veterinaria en los ojos del ratón para evitar la sequedad mientras está bajo anestesia. Prepare el área donde se realizará la cirugía. Utilice una técnica aséptica para realizar la cirugía.
    7. Asegúrese de que la superficie en la que se va a tomar la cirugía no es porosa, sella y se desinfecta antes de la cirugía.
    8. Comience la cirugía con instrumentos estériles (por autoclave, gas o esterilización química).
    9. Utilice guantes para manejar instrumentos y mantener la esterilidad de las puntas del instrumento durante todo el procedimiento sumergiéndolos en etanol entre los pasos de la cirugía.
  4. Esterilice el sitio quirúrgico aplicando 3 exfoliantes alternos de yodo y alcohol. Utilice tijeras quirúrgicas estériles y fórceps para hacer una incisión vertical de la piel de 5-10 mm en ambos flancos de un ratón.
    1. Inserte los fórceps rectos suavemente en el espacio subcutáneo para crear un bolsillo lo suficientemente grande como para que un fragmento de tumor se coloque debajo de la almohadilla de grasa.
    2. Utilice los fórceps rectos estériles para insertar fragmentos de tumor en el bolsillo previamente preparado en cada uno de los 5 ratones.
      NOTA: Coloque 3-4 pedazos de tejido tumoral en un bolsillo.
    3. Cierre las incisiones de la piel usando pegamento tisú.
    4. Inyectar intraperitonealmente cada ratón con 100 ml de Rituximab después de la implantación para inhibir la proliferación de linfocitos.
  5. Coloque el ratón en una jaula debajo de una lámpara de calor durante aproximadamente 20 minutos hasta que se recupere de la anestesia. Monitoree los signos vitales del ratón y asegure su hidratación suficiente.
  6. Devolver el ratón a la compañía de otros ratones después de que se recuperó de la anestesia y comenzó a tener alimentos y agua. Proporcionar atención postoperatoria y monitoreo de acuerdo con las pautas institucionales. Compruebe si hay signos de dolor y angustia diariamente durante 3 días consecutivos después de la cirugía.
    NOTA: Los criterios para el dolor o la angustia incluyen necrosis o ulceración, puntuación de pérdida de peso/condición corporal, signos conductuales como el nivel de actividad, la función motora y la postura.
  7. Revise rutinariamente los ratones para la formación de tumores quincenalmente hasta que los tumores alcancen el tamaño de 0,5 cm de diámetro medido por una pinza.
  8. Evalúe la puntuación de salud de cada ratón como se deriva de la apariencia, el comportamiento y la condición corporal39. Utilice decenas de 6 n.o 6 como criterio para que los ratones moribundos sean sacrificados por inhalación de dióxido de carbono.

5. Prueba de respuestas a objetivos identificados genómicamente en modelos PDX

  1. Iniciar los tratamientos dirigidos seleccionados cuando los tumores son palpables y alcanzan 0,5 cm3 medidos por una ecografía.
    1. Antes de realizar una ecografía del abdomen, retire el pelaje abdominal del ratón y aplique lubricante de jalea estéril.
    2. Utilice una máquina de ultrasonido con un transductor para obtener imágenes con el tumor colocado en sección transversal. Haga 3 mediciones por sesión para cada animal y promede el valor para una evaluación más precisa del tamaño del tumor.
    3. Analice las imágenes utilizando el software disponible40.
  2. Administrar quimioterapia consistente en una mezcla de carboplatino a 51 mg/kg y paclitaxel a 15 mg/kg por vía intraperitoneal (IP) una vez a la semana para una duración total del tratamiento de 4-6 semanas. Asegúrese de que el volumen total de inyección no exceda de 0,2 ml.
  3. Haga una solución en stock MK-220641 en 30% de ciclodextrina (por ejemplo, Captisol) y entregue por vía oral a 120 mg/kg al día durante 4 semanas consecutivas.
  4. Prepare el ratón para el gavage oral sosteniéndolo pellizcando la piel de la espalda y clavándola hacia atrás, de modo que la cabeza y las extremidades del ratón estén inmovilizadas.
    1. Inserte la sonda gavage por la parte posterior de la garganta del ratón hasta que la sonda llegue al esófago. Asegúrese de que la sonda no se inserta demasiado lejos, ya que los pulmones del ratón pueden perforarse, causando la muerte.
  5. Haga una solución de stock MK-866942 en etanol a 25 mg/ml. Diluirlo en un vehículo que contenga 5,2% de Tween 80, 5,2% PEG400 en agua estéril para inyecciones IP a 10 mg/kg durante 5 días cada dos semanas, con una duración total del tratamiento de 4 semanas.
    NOTA: El volumen inyectado en ratones debe ser de 50-120 ml, dependiendo del peso del animal.
  6. Utilice 7-8 ratones por grupo de tratamiento para tener suficiente potencia estadística para detectar diferencias43,44.
  7. Evaluar el peso corporal y el estado general de los ratones en terapia diariamente. Retenga los medicamentos si el peso de un animal cae un 20% o más de su peso inicial.
  8. Evalúe el tamaño del tumor semanalmente mediante la exploración por ultrasonido. Asegúrese de que la persona que realiza el seguimiento del crecimiento tumoral esté cegada al tratamiento para asegurar la puntuación imparcial de las respuestas.
    NOTA: Los laboratorios más pequeños pueden emplear a 2 personas diferentes para administrar el tratamiento y la monitorización por ultrasonido.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Resultados

El tejido de los tumores ováricos resecados en el momento de las cirugías de desbultadas se recogió de acuerdo con la guía del IRB y se utilizó para 1) caracterización genómica y 2) injerto en ratones inmunocomprometidos (Figura 1). El protocolo de secuenciación de pares de mate36,37 se utilizó para identificar alteraciones estructurales en el ADN, incluidas las pérdidas, ganancias y amplificaciones. En

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discusión

Describimos el enfoque y los protocolos que utilizamos para llevar a cabo un "ensayo clínico" en modelos PDX que aprovecha las características moleculares del tumor obtenidas por el perfil genómico para determinar la mejor elección de fármacos para las pruebas. Actualmente se utilizan múltiples plataformas de secuenciación para la caracterización genómica de tumores primarios, incluida la secuenciación del genoma completo, RNAseq y paneles genéticos personalizados. Para el carcinoma ovárico seroso de alto gra...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Divulgaciones

Los autores declaran que no tienen conflicto de intereses.

Agradecimientos

Agradecemos a los miembros del Centro de Medicina Individualizada (CIM) de Mayo Clinic, Dr. Lin Yang y Faye R. Harris, MS, por la ayuda en la realización de experimentos. Este trabajo fue apoyado por el Regalo del Sr. y la Sra. Neil E. Eckles al Centro de Medicina Individualizada (CIM) de Mayo Clinic.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
3M Vetbond3M, Co.1469SB
anti-AKT antibodyCell Signaling Technologies, Inc.9272
Anti-GAPDH antibody(G-9)Santa Cruz Biotech. Inc.sc-365062
Anti-MAPK antibodyCell Signaling Technologies, Inc.9926
Anti-phospho-AKT antibodyCell Signaling Technologies, Inc.9271
Anti-mTOR antibodyCell Signaling Technologies, Inc.2972
Anti-Phospho-mTOR antibodyCell Signaling Technologies, Inc.2971
Anti-Phospho-S6 antibodyCell Signaling Technologies, Inc.4858
Anti-Rictor antibodyCell Signaling Technologies, Inc.2114
Anti-S6 antibodyCell Signaling Technologies, Inc.2217
CaptisolChemScene, Inc.cs-0731
CarboplatinNOVAPLUS, Inc.61703-360-18
DMEMMediatech, Inc.10-013-CV
Easy-A Hi-Fi PCR Cloning EnzymeAgilent, Inc.600404-51
LubricantCardinal Healthcare82-280
MatrigelCorning, Inc.356234
McCoy's mediaMediatech, Inc.10-050-CV
MK-2206ApexBio, Inc.A3010
MK-8669ARIAD Pharmaceuticals, Inc.AP23573
Nair Sensitive SkinChurch & Dwight Co.Nair Hair Remover Shower Power Sensitive
NOD/SCID miceCharles River, Inc.NOD.CB17-Prkdcscid/NCrCrl
PaclitaxelNOVAPLUS, Inc.55390-304-05
PEG400Millipore Sigma, Inc.88440-250ML-F
PerjetaGenetech, Co.Pertuzumab
RituximabGenetech, Co.Rituxan
RPMI1640Mediatech, Inc.10-040-CV
SCID miceHarlan Laboratories, Inc.C.B.-17/IcrHsd-PrkdcscidLystbg
SLAx 13-6MHz linear transducerFUJIFILM SonoSite, IncHFL38xp
SonoSite S-series Ultrasound machineFUJIFILM SonoSite, IncSonoSite SII
Tween 80Millipore Sigma, Inc.P4780-100ML

Referencias

  1. Tentler, J. J., et al. Patient-derived tumour xenografts as models for oncology drug development. Nature Reviews Clinical Oncology. 9, 338-350 (2012).
  2. Marangoni, E., et al. A new model of patient tumor-derived breast cancer xenografts for preclinical assays. Clinical Cancer Research. 13, 3989-3998 (2007).
  3. Zhang, X., et al. A renewable tissue resource of phenotypically stable, biologically and ethnically diverse, patient-derived human breast cancer xenograft models. Cancer Research. 73, 4885-4897 (2013).
  4. Hidalgo, M., et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discovery. 4, 998-1013 (2014).
  5. Weroha, S. J., et al. Tumorgrafts as in vivo surrogates for women with ovarian cancer. Clinical Cancer Research. 20, 1288-1297 (2014).
  6. Rubio-Viqueira, B., et al. Optimizing the development of targeted agents in pancreatic cancer: tumor fine-needle aspiration biopsy as a platform for novel prospective ex vivo drug sensitivity assays. Molecular Cancer Therapeutics. 6, 1079-1088 (2007).
  7. Rubio-Viqueira, B., Hidalgo, M. Direct in vivo xenograft tumor model for predicting chemotherapeutic drug response in cancer patients. Clinical Pharmacology and Therapeutics. 85, 217-221 (2009).
  8. Ricci, F., et al. Patient-derived ovarian tumor xenografts recapitulate human clinicopathology and genetic alterations. Cancer Research. 74, 6980-6990 (2014).
  9. Fleming, J. M., et al. Local regulation of human breast xenograft models. Journal of Cellular Physiology. 224, 795-806 (2010).
  10. Hoffman, R. M. Patient-derived orthotopic xenografts: better mimic of metastasis than subcutaneous xenografts. Nature Reviews Cancer. 15, 451-452 (2015).
  11. Jung, J., Seol, H. S., Chang, S. The Generation and Application of Patient-Derived Xenograft Model for Cancer Research. Cancer Research and Treatment. 50, 1-10 (2018).
  12. Sivanand, S., et al. A validated tumorgraft model reveals activity of dovitinib against renal cell carcinoma. Science Translational Medicine. 4, 137-152 (2012).
  13. Pavía-Jiménez, A., Tcheuyap, V. T., Brugarolas, J. Establishing a human renal cell carcinoma tumorgraft platform for preclinical drug testing. Nature Protocols. 9, 1848-1859 (2014).
  14. Fridman, R., Benton, G., Aranoutova, I., Kleinman, H. K., Bonfil, R. D. Increased initiation and growth of tumor cell lines, cancer stem cells and biopsy material in mice using basement membrane matrix protein (Cultrex or Matrigel) co-injection. Nature Protocols. 7, 1138-1144 (2012).
  15. Cutz, J. C., et al. Establishment in severe combined immunodeficiency mice of subrenal capsule xenografts and transplantable tumor lines from a variety of primary human lung cancers: potential models for studying tumor progression-related changes. Clinical Cancer Research. 12, 4043-4054 (2006).
  16. Siolas, D., Hannon, G. J. Patient-derived tumor xenografts: transforming clinical samples into mouse models. Cancer Research. 73, 5315-5319 (2013).
  17. Butler, K. A., et al. Prevention of Human Lymphoproliferative Tumor Formation in Ovarian Cancer Patient-Derived Xenografts. Neoplasia. 19, 628-636 (2017).
  18. Cao, X., et al. Defective lymphoid development in mice lacking expression of the common cytokine receptor gamma chain. Immunity. 2, 223-238 (1995).
  19. Dobbin, Z. C., et al. Using heterogeneity of the patient-derived xenograft model to identify the chemoresistant population in ovarian cancer. Oncotarget. 5, 8750-8764 (2014).
  20. Choi, Y. Y., et al. Establishment and characterisation of patient-derived xenografts as paraclinical models for gastric cancer. Scientific Reports. 6, 22172(2016).
  21. Malaney, P., Nicosia, S. V., Davé, V. One mouse, one patient paradigm: New avatars of personalized cancer therapy. Cancer Letters. 344, 1-12 (2014).
  22. Rosfjord, E., Lucas, J., Li, G., Gerber, H. P. Advances in patient-derived tumor xenografts: from target identification to predicting clinical response rates in oncology. Biochemical Pharmacology. 91, 135-143 (2014).
  23. Braekeveldt, N., Bexell, D. Patient-derived xenografts as preclinical neuroblastoma models. Cell and Tissue Research. 372, 233-243 (2018).
  24. 'Perez-Soler, R., et al. Response and determinants of sensitivity to paclitaxel in human non-small cell lung cancer tumors heterotransplanted in nude mice. Clinical Cancer Research. 6, 4932-4938 (2000).
  25. Fichtner, I., et al. Anticancer drug response and expression of molecular markers in early-passage xenotransplanted colon carcinomas. European Journal of Cancer. 40, 298-307 (2004).
  26. Gao, H., et al. High-throughput screening using patient-derived tumor xenografts to predict clinical trial drug response. Nature Medicine. 21, 1318-1325 (2015).
  27. Izumchenko, E., et al. Patient-derived xenografts effectively capture responses to oncology therapy in a heterogeneous cohort of patients with solid tumors. Annals of Oncology. 28, 2595-2605 (2017).
  28. Bertotti, A., et al. A molecularly annotated platform of patient-derived xenografts ("xenopatients") identifies HER2 as an effective therapeutic target in cetuximab-resistant colorectal cancer. Cancer Discovery. 1, 508-523 (2011).
  29. Mengelbier, L. H., et al. Intratumoral genome diversity parallels progression and predicts outcome in pediatric cancer. Nature Communications. 27, 6125(2015).
  30. McGranahan, N., Swanton, C. Clonal Heterogeneity and Tumor Evolution: Past, Present, and the Future. Cell. 168, 613-628 (2017).
  31. Marusyk, A., et al. Non-cell-autonomous driving of tumour growth supports sub-clonal heterogeneity. Nature. 514, 54-58 (2014).
  32. Braekeveldt, N., et al. Neuroblastoma patient-derived orthotopic xenografts reflect the microenvironmental hallmarks of aggressive patient tumours. Cancer Letters. 375, 384-389 (2016).
  33. DeRose, Y. S., et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nature Medicine. 17, 1514-1520 (2011).
  34. Das Thakur, M., et al. Modelling vemurafenib resistance in melanoma reveals a strategy to forestall drug resistance. Nature. 494, 251-255 (2013).
  35. Girotti, M. R., et al. Application of Sequencing, Liquid Biopsies, and Patient-Derived Xenografts for Personalized Medicine in Melanoma. Cancer Discovery. 6, 286-299 (2016).
  36. Murphy, S. J., et al. Mate pair sequencing of whole-genome-amplified DNA following laser capture microdissection of prostate cancer. DNA Research. 19, 395-406 (2012).
  37. Smadbeck, J. B., et al. Copy number variant analysis using genome-wide mate-pair sequencing. Genes Chromosomes and Cancer. 57, 459-470 (2018).
  38. Kovtun, I. V., et al. Lineage relationship of Gleason patterns in Gleason score 7 prostate cancer. Cancer Research. 73, 3275-3284 (2013).
  39. Paster, E. V., Villines, K. A., Hickman, D. L. Endpoints for mouse abdominal tumor models: refinement of current criteria. Comparative Medicine. 59, 234-241 (2009).
  40. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 9, 671-675 (2012).
  41. Cheng, Y., et al. MK-2206, a novel allosteric inhibitor of Akt, synergizes with gefitinib against malignant glioma via modulating both autophagy and apoptosis. Molecular Cancer Therapeutics. 11, 154-164 (2012).
  42. Rivera, V. M., et al. Ridaforolimus (AP23573; MK-8669), a potent mTOR inhibitor, has broad antitumor activity and can be optimally administered using intermittent dosing regimens. Molecular Cancer Therapeutics. 10, 1059-1071 (2011).
  43. Heitjan, D. F., Manni, A., Santen, R. J. Statistical analysis of in vivo tumor growth experiments. Cancer Research. 53, 6042-6050 (1993).
  44. Vargas, R., et al. Case study: patient-derived clear cell adenocarcinoma xenograft model longitudinally predicts treatment response. NPJ Precision Oncology. 2, 14(2018).
  45. Harris, F. R., et al. Targeting HER2 in patient-derived xenograft ovarian cancer models sensitizes tumors to chemotherapy. Molecular Oncology. 13, 132-152 (2019).
  46. Fidler, I. J., et al. Modulation of tumor cell response to chemotherapy by the organ environment. Cancer and Metastasis Reviews. 13, 209-222 (1994).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reimpresiones y Permisos

Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos

Solicitar permiso

Explorar más artículos

Investigaci n del c ncerN mero 161An lisis gen micoSecuenciaci n de pares de matesXenoinjertos derivados del pacienteInjerto tumoralvalidaci n de alteraci n del ADNTerapia dirigida

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacidad

Condiciones de uso

Políticas

Investigación

Educación

ACERCA DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados