פיתוח ואופטימיזציה של מודל אורגנואיד הנגזר מחולה קרצינומה הפטוצלולרית אנושית לזיהוי מטרות פוטנציאליות וגילוי תרופות

Summary

אנו מספקים סקירה מקיפה וחידוד של פרוטוקולים קיימים ליצירת אורגנואידים של קרצינומה הפטוצלולרית (HCC), המקיפים את כל שלבי גידול האורגנואידים. מערכת זו משמשת מודל רב ערך לזיהוי מטרות טיפוליות פוטנציאליות ולהערכת יעילות התרופה המועמדת לתרופה.

Abstract

קרצינומה הפטוצלולרית (HCC) היא גידול נפוץ וקטלני ביותר ברחבי העולם וגילויו המאוחר והיעדר חומרים טיפוליים ספציפיים יעילים מחייבים מחקר נוסף על הפתוגנזה והטיפול בו. אורגנואידים, מודל חדשני הדומה מאוד לרקמת גידול מקומית וניתן לתרבית במבחנה, זכה להתעניינות רבה בשנים האחרונות, עם דיווחים רבים על פיתוח מודלים אורגנואידים לסרטן הכבד. במחקר זה, ביצענו אופטימיזציה מוצלחת של ההליך וביססנו פרוטוקול תרבית המאפשר היווצרות אורגנואידים HCC גדולים יותר עם תנאי מעבר ותרבית יציבים. תיארנו באופן מקיף כל שלב בהליך, המכסה את כל התהליך של דיסוציאציה של רקמות HCC, ציפוי אורגנואידים, תרבית, מעבר, שימור בהקפאה והחייאה, וסיפקנו אמצעי זהירות מפורטים במאמר זה. אורגנואידים אלה מפגינים דמיון גנטי לרקמות HCC המקוריות וניתן להשתמש בהם ליישומים מגוונים, כולל זיהוי מטרות טיפוליות פוטנציאליות לגידולים ופיתוח תרופות לאחר מכן.

Introduction

קרצינומה הפטוצלולרית (HCC), גידול נפוץ ומגוון^{1, זכה} לתשומת לב רבה בקהילה הרפואית. נוכחותה של פלסטיות שושלת והטרוגניות משמעותית ב-HCC מצביעה על כך שתאי גידול שמקורם בחולים שונים ואף בנגעים מובחנים בתוך אותו מטופל עשויים להפגין תכונות מולקולריות ופנוטיפיות שונות, ובכך להציב מכשולים עצומים בקידום גישות טיפוליות חדשניות 2,3,4,5 . כתוצאה מכך, יש צורך הכרחי בהבנה משופרת של התכונות והמנגנונים הביולוגיים של עמידות לתרופות ב- HCC כדי ליידע את הניסוח של אסטרטגיות טיפול יעילות יותר.

בעשורים האחרונים, ....

Protocol

רקמות ביופסיה אנושית התקבלו מהמטופל בהתאמה בבית החולים לסרטן המסונף ובמכון של האוניברסיטה הרפואית גואנגז'ו, והתקבלה הסכמה מדעת מהמטופלים. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים על כל החומרים, הריאגנטים והמכשירים המשמשים בפרוטוקול זה.

1. קביעת אורגנואידים HCC שמקורם במטופל מדגימות כירורגיות

הערה: הקמת אורגנואידים HCC מקיפה שלבים שונים, כלומר דיסוציאציה של רקמות, ציפוי אורגנואידים, תרבית, מעבר, שימור בהקפאה והחייאה. תהליך הדיסוציאציה של רקמות דורש משך של שעתיים, בעוד שזריעת אורגנואידים על צלחת אורכת כ-40 דקות. לאחר מכן, הדור הראשוני של אורגנואידים HCC עובר תקופת תרבית של 10-14 ימים באמצעות מ....

תוצאות

עם יישום ההליך הנ"ל, ניתן בדרך כלל להבחין בהופעתם של ספרואידים אורגנואידים HCC בטווח של 3 ימים (איור 1). איור 1A,B מראה את אורגנואיד HCC מבוסס, אשר מפתח מיד ספרואידים קומפקטיים המאופיינים בקצוות מעוגלים וציטוזול חדיר ביום הראשון להקמתו. במהלך הצמיחה של או.......

Discussion

אחד היתרונות הבולטים של מודלים אורגנואידים שמקורם במטופל טמון ביכולתם לשכפל נאמנה את המאפיינים הביולוגיים של גידולים, המקיפים את מבנה הרקמה ואת הנוף הגנומי. מודלים אלה מפגינים רמת דיוק יוצאת דופן ומשקפים ביעילות את ההטרוגניות וההתקדמות של גידולים, אפילו לאורך תקופות ממושכות של גידול

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
[Leu15]-gastrin I human	Merck	G9145
1.5 mL Microtubes	Merck	AXYMCT150LC
A8301 (TGFβ inhibitor)	Tocris Bioscience	2939
B27 Supplement (503), minus vitamin A	Thermo Fisher Scientific	12587010
B-27 Supplement (503), serum-free	Thermo Fisher Scientific	17504044
BMP7	Peprotech	120-03P
Cell strainer size 100 μm	Merck	CLS352360
CHIR99021	Merck	SML1046
Collagenase D	Merck	11088858001
Corning Costar Ultra-Low	Merck	CLS3473
Costar 24-well Clear Flat Bottom Ultra-Low Attachment Multiple Well Plates, Individually Wrapped, Sterile	Corning	3473
Costar 6-well Clear Flat Bottom Ultra-Low Attachment Multiple Well Plates, Individually Wrapped, Sterile	Corning	3471
Cultrex Organoid Harvesting Solution	R&D SYSTEMS	3700-100-01	Organoid harvesting solution
Cultrex Reduced Growth Factor BME, Type 2 PathClear (BME)	Merck	3533-005-02
DAPT	Merck	D5942
Dexamethasone	Merck	D4902
DMSO	Merck	C6164
DNaseI	Merck	DN25
Dulbecco's Modified Eagle Medium/Ham's F-12	Thermo Fisher Scientific	12634028	Advanced DMEM/F-12
Earle’s balanced salt solution (EBSS)	Thermo Fisher Scientific	24010043
Forceps	N/A	N/A
Forskolin	Tocris Bioscience	1099
GlutaMAX supplement	Thermo Fisher Scientific	35050061
HEPES, 1 M	Thermo Fisher Scientific	15630080
Leica DM6 B Fluorescence Motorized Microscope	Leica	N/A
N2 supplement (1003)	Thermo Fisher Scientific	17502048
N-acetylcysteine	Merck	A0737-5MG
Nicotinamide	Merck	N0636
Nunc 15 mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes	Thermo Fisher Scientific	339651
Nunc 50 mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes	Thermo Fisher Scientific	339653
Penicillin/streptomycin (10,000 U/mL)	Thermo Fisher Scientific	15140122
Recombinant human EGF	Peprotech	AF-100-15
Recombinant human FGF10	Peprotech	100-26
Recombinant human FGF19	Peprotech	100-32
Recombinant human HGF	Peprotech	100-39
Recombinant human Noggin	Peprotech	120-10C
Rho kinase inhibitor Y-27632 dihydrochloride	Merck	Y0503
R-spodin1-conditioned medium	(Broutier et al.)	N/A	Secretion of cell lines
Surgical scissors	N/A	N/A
Surgical specimen of tumor removed from HCC patients	Affiliated Cancer Hospital and Institute of Guangzhou Medical University	N/A
TNFα	Peprotech	315-01A
TrypLE Express Enzyme (1x), no phenol red	Thermo Fisher Scientific	12604013	Trypsin substitute
Wnt-3a-conditioned medium	(Broutier et al.)	N/A	Secretion of cell lines