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Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
El glioblastoma es una forma devastadora de cáncer cerebral primario, y la terapia térmica intersticial con láser está emergiendo como una alternativa prometedora a la resección quirúrgica convencional para el glioblastoma inoperable. Este protocolo describe un modelo preclínico optimizado de ratón que se puede utilizar para estudiar los efectos del tratamiento o los tratamientos adyuvantes y combinatorios.
El glioblastoma (GB), la forma más agresiva de cáncer cerebral primario, representa aproximadamente la mitad de todos los tumores cerebrales primarios de alto grado en adultos y no tiene cura. La terapia térmica intersticial con láser (LITT, por sus siglas en inglés) es un tratamiento aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) para la GB y se usa en pacientes que pueden no ser candidatos para la resección quirúrgica convencional. Si bien se ha establecido la eficacia clínica de la LITT, la investigación más allá de los estudios de casos clínicos y las series de casos es limitada y se ve obstaculizada por la falta de un modelo animal establecido. Este protocolo utiliza ratones C57BL/6 y una línea celular de cáncer de glioma CT2A singénico para recapitular de cerca el GB humano, al tiempo que utiliza un láser de granate de itrio y aluminio dopado con neodimio (Nd:YAG) de 1064 nm, como el que se utiliza en uno de los dos sistemas LITT aprobados por la FDA, lo que proporciona una excelente relevancia preclínica. El establecimiento exitoso de este modelo murino de LITT proporcionará una plataforma valiosa para investigar las características únicas de la ablación con LITT y sus efectos en el microambiente tumoral, lo que podría conducir a mejores estrategias terapéuticas.
El cáncer es la primera causa de muerte en Canadá. El glioblastoma (GB), la forma más común de tumor cerebral agresivo, representa del 48 % al 60 % de todos los tumores cerebrales primarios de alto grado en adultos1. El pronóstico de la GB es especialmente sombrío, con una supervivencia neta a 5 años del 4,8% con los tratamientos convencionales, incluyendo la resección quirúrgica, la quimioterapia y la radioterapia 1,2.
La terapia térmica intersticial con láser (LITT) es un procedimiento aprobado por la FDA que utiliza un láser para la ablación hipertérmica de tumores in situ en pacientes con tumores cerebrales inoperables y proporciona una alternativa terapéutica atractiva a la resección quirúrgica convencional3. Sin embargo, falta un modelo murino detallado y bien caracterizado para el tratamiento de la LITT de la GB, lo que dificulta la investigación preclínica.
Este protocolo tiene como objetivo mostrar un modelo murino preclínico optimizado para el tratamiento de GB con LITT. Hemos optado por utilizar ratones C57BL/6 y la línea celular de glioma singénico CT2A para este modelo, principalmente porque CT2A recapitula de cerca la GB humana de alto grado con características histológicas similares, invasividad, resistencia a la quimioterapia y a la radio, y características similares a las del tallo con autorrenovación y restablecimiento de tumores4. Estas características proporcionan una excelente plataforma para una variedad de estudios que involucran respuestas inmunes o estrategias terapéuticas novedosas. Además, los aspectos técnicos de este protocolo LITT también son fácilmente adaptables a otros modelos murinos de aloinjertos y xenoinjertos 4,5,6, de los que se hablará más adelante.
Las ventajas de este protocolo incluyen resultados consistentes con un paradigma de tratamiento LITT simple pero efectivo. El láser de granate de itrio y aluminio dopado con neodimio de 1064 nm (Nd:YAG) es el mismo que se utiliza clínicamente en uno de los dos sistemas actualmente aprobados por la FDA, lo que permite experimentos que son muy paralelos a la aplicación clínica de LITT para el tratamiento del glioma de alto grado. La principal desventaja de este protocolo es el extremo cuidado que se debe tener tanto durante la implantación de células tumorales como durante el tratamiento con LITT para lograr resultados reproducibles. Además, debido a la naturaleza agresiva de la línea celular CT2A, el protocolo es altamente sensible al tiempo. La mayoría de los experimentos deberán concluirse en un máximo de 20 días, lo que puede limitar las investigaciones de algunas respuestas inmunitarias adaptativas u otros mecanismos celulares y moleculares que ocurren durante un curso de tiempo más largo.
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La ética animal para este protocolo fue aprobada por el Comité de Cuidado Animal de la Universidad de Manitoba de acuerdo con las pautas éticas establecidas por el Consejo Canadiense para el Cuidado de los Animales (CCAC). Este protocolo utilizó ratones inmunocompetentes C57BL/6 de 8 a 12 semanas de edad y la línea celular de glioma singénico CT2A para un modelo preclínico con una amplia gama de aplicaciones, incluidos experimentos centrados en análisis histológicos, cambios inmunológicos o intervenciones terapéuticas combinatorias. El protocolo se puede adaptar fácilmente a otras especies de ratones o líneas celulares en función de los requisitos experimentales.
Figura 1: Esquema gráfico del diseño experimental básico. Creado con BioRender.com Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
1. Preparación de la célula en breve (Día 0)
NOTA: Si no se dispone de una máquina automática de recuento de células, se puede realizar un recuento manual con un hemocitómetro.
2. Implante ortotópico (Día 0)
Figura 2: Ilustración gráfica del cráneo de un ratón y puntos de referencia anatómicos importantes para la cirugía estereotáctica. Creado con BioRender.com Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Ilustración gráfica que indica la ubicación de los agujeros de rebaba y el aparato láser. Ilustración que muestra las posiciones relativas del punto de referencia Bregma, (A) el orificio de rebaba inicial para la fibra láser (A') y (B) el segundo orificio de rebabilla o extendido para la sonda de termopar (B'). A la derecha se muestra una representación recortada de las sondas de fibra láser y termopar, que ilustra cómo se estabilizan las sondas en un pie final estereotáctico con orificios preperforados en el tamaño y espaciado deseados. Creado con BioRender.com Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
3. Monitorización de la carga tumoral antes de la LITT (día 9)
4. Cirugía LITT (Día 10)
5. Evaluación post-LITT (Día 11)
6. Fin de estudio (Día 11/Día 15/Día 20)
7. Análisis
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El éxito de la implantación de tumores CT2A y los tratamientos con LITT se pueden caracterizar mediante resonancia magnética ponderada en T2, como se muestra en las figuras 4, 5 y 6. Las imágenes de resonancia magnética se obtuvieron utilizando un imán superconductor libre de criógeno 7T con un diámetro de 17 cm y una bobina de cabeza de ratón en cuadratura utilizando los p...
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Existe un cuerpo de literatura en rápida expansión con respecto a LITT; sin embargo, se limita principalmente a estudios de casos clínicos en humanos o series de casos. De hecho, se han demostrado varios beneficios potenciales para la LITT, incluyendo menores tasas de complicaciones postoperatorias y costos, al tiempo que confieren una supervivencia libre de progresión comparable 7,8,9,10,11.
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Estamos agradecidos por el apoyo de Monteris Medical, incluida la donación en especie de equipos láser.
Las fuentes de financiación para este proyecto incluyen la Alianza del Consejo de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC), Mitacs-Accelerate, Research Manitoba-IPOC, los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR) CGS-M y la Universidad de Manitoba Graduate Fellowship. Línea celular de glioma CT2A donada generosamente por el Dr. Peter Fecci en la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte. También nos gustaría agradecer al Laboratorio del Servicio de Histología y al Centro de Imágenes de Animales Pequeños y Materiales de la Universidad de Manitoba por su excelente asistencia técnica con este proyecto.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Absorbion Spears | FST | 18105-01 | Hemostatic sponges. |
Adson tissue forceps | FST | 11006-12 | |
C57BL/6 mice | Jackson Laboratories | Strain #000664 | 6 to 12 week old male and female |
Cotton Tipped Applicators (6") | Electron Microscopy Sciences | 72308 | |
CT2A glioma cell line | Generously donated from Dr. Peter Fecci, Duke University. | ||
Cultrex Reduced Growth Factor Basement Membrane Extract, PathClear | Biotechne, R&D systems | 3433-010-01 | |
DMEM/F-12, HEPES | Gibco, ThermoFisher Scientific | 11330032 | |
Dual-chamber slides | BIO-RAD | 1450003 | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes 2.0 mL | Eppendorf | 22363352 | |
Ethyl Alcohol Anhydrous | Greenfield Global | P016EAAN | Dilute to 70% with ddH2O |
Fetal Bovine Serum, qualified, Canada | Gibco, ThermoFisher Scientific | 12483020 | |
Glad Press-n-Seal plastic wrap | Amazon.ca | 12587704417 | |
High speed drill | Kopf Instruments | Model 1474 | |
K & J Thermocouple temerpature meter | Omega | HH509R | |
Metacam (meloxicam) | WDDC | 114424 | |
Microinjection syringe pump | WPI | UMP3T-1 | |
Microliter syringe (700 Series) | Hamilton | 87908 | Custom needles are available. A steep needle bevel helps with precise delivery, and a shorter needle length helps with stability. |
Needle driver/Needle Holder | FST | 12500-12 | A fine tip is most suitable due to the confined working space, but many styles are suitable based on handle preference. |
Opixcare Plus opthalmic ointment | WDDC | 135941 | |
Phosphate Buffered Saline (10x) | Fisher bioreagents | BP399-4 | Dilute to 1x with ddH2O |
Povidone-iodine | ThermoFisher Scientific | 3955-16 | Aliquat into into smaller tubes for use with cotton tipped applicators. |
Saline (normal) | WDDC | 126588 | |
Scalpel, single use (#15 Blade) | Feather | Feather NO15 | |
Scissors, fine surgical | FST | 91460-11 | Fine student scissors, Iris, or Bonn are all suitable. |
Stereotactic frame | Kopf Instruments | Model 940 | With digital display console and mouse nose-cone and ear-bars. |
Stereotactic syringe holder | Kopf Instruments | Model 1772-F | If not using an injection pump. |
Sutures (5-0 monofilament) | Ethicon | MCP463G | Monocryl violet monofilament with reverse cutting tip |
Syringe, 28 G (0.5 mL) | BD | BD 329461 | BD Lo-Dose U-100 Insulin Syringes |
TC20 Automated Cell Counter | BIO-RAD | 1450102 | |
Thermocouple probe, fine diameter (Type K) | Omega | TJM-CA316-IM025G-150 | |
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Gibco, ThermoFisher Scientific | 25200072 | |
Vetbond by 3M, veterinary tissue glue | WDDC | 126125 | |
Wahl Peanut Clippers | WDDC/Wahl | 100963 | Also available directly from manufacturer. |
Warming pad | Bensen Medical | 70308/121873 | Any similar item can be used. |
Webcol Alcohol preps | Electron Microscopy Sciences | 71005-20 | Alcohol prep wipe, 2-ply, medium size. |
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