JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Cancer Research

Generering og dyrkning af højkvalitets serøs ovariecancer patientafledte organoider

Published: January 6th, 2023

DOI:

10.3791/64878

1Washington University in St. Louis, 2University of California San Francisco
* These authors contributed equally

Patientafledte organoider (PDO) er en tredimensionel (3D) kultur, der kan efterligne tumormiljøet in vitro. I højkvalitets serøs kræft i æggestokkene repræsenterer BDO'er en model til at studere nye biomarkører og terapi.

Organoider er 3D dynamiske tumormodeller, der kan dyrkes med succes fra patientafledt ovarietumorvæv, ascites eller pleurvæske og hjælpe med opdagelsen af nye terapeutiske og prædiktive biomarkører for kræft i æggestokkene. Disse modeller rekapitulerer klonal heterogenitet, tumormikromiljøet og celle-celle- og cellematrixinteraktioner. Derudover har de vist sig at matche den primære tumor morfologisk, cytologisk, immunhistokemisk og genetisk. Således letter organoider forskning på tumorceller og tumormikromiljøet og er bedre end cellelinjer. Denne protokol beskriver forskellige metoder til at generere patientafledte ovariecancerorganoider fra patienttumorer, ascites og pleurvæskeprøver med en succesrate på mere end 97%. Patientprøverne adskilles i cellulære suspensioner ved både mekanisk og enzymatisk fordøjelse. Cellerne belægges derefter ved hjælp af et kældermembranekstrakt (BME) og understøttes med optimerede vækstmedier, der indeholder kosttilskud, der er specifikke for dyrkning af højkvalitets serøs ovariecancer (HGSOC). Efter dannelse af indledende organoider kan BOB'erne opretholde langsigtet kultur, herunder passaging til ekspansion til efterfølgende eksperimenter.

I 2021 blev cirka 21,410 kvinder i USA nyligt diagnosticeret med epitelial kræft i æggestokkene, og 12,940 kvinder døde af denne sygdom1. Selvom der er gjort tilstrækkelige fremskridt inden for kirurgi og kemoterapi, udvikler over 70% af patienterne med avanceret sygdom kemoterapeutisk resistens og dør inden for 5 år efter diagnose 2,3. Derfor er der et presserende behov for nye strategier til behandling af denne dødelige sygdom og repræsentative, pålidelige modeller for præklinisk forskning.

Kræftcellelinjer og patientafledte xenotransplantater (PDX) skabt a....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Alle humane vævsprøver indsamlet til forskning blev opnået i henhold til Institutional Review Board (IRB) -godkendt protokol. De protokoller, der er skitseret nedenfor, blev udført i et sterilt humant vævskulturmiljø. Der blev indhentet informeret skriftligt samtykke fra mennesker. Egnede patienter skulle have en diagnose eller formodet diagnose af kræft i æggestokkene, være villige og i stand til at underskrive informeret samtykke og være mindst 18 år. Tumorvæv (ondartet primær tumor eller metastatiske sted.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

For at generere BDO'er blev prøverne fordøjet mekanisk og enzymatisk i enkeltcellesuspensioner. Cellerne blev derefter resuspenderet i BME og suppleret med specifikt konstruerede medier (figur 3). Organoider etableres typisk over en tidsramme på 10 dage, hvorefter de demonstrerer diskrete organoider i kultur (figur 4).

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Kræft i æggestokkene er ekstremt dødelig på grund af dets avancerede stadium ved diagnosen samt den almindelige udvikling af kemoterapiresistens. Mange fremskridt inden for forskning i kræft i æggestokkene er blevet gjort ved at udnytte kræftcellelinjer og PDX-modeller; Der er imidlertid et indlysende behov for en mere repræsentativ og økonomisk overkommelig in vitro-model . BDO'er har vist sig nøjagtigt at repræsentere tumorheterogeniteten, tumormikromiljøet og de genomiske og transkriptomiske træk.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Vi er taknemmelige for vejledningen fra Ron Bose, MD, PhD, og hjælp fra Barbara Blachut, MD, til at etablere denne protokol. Vi vil også gerne anerkende Washington University's School of Medicine i St. Louis's Department of Obstetrics and Gynecology og Division of Gynecologic Oncology, Washington University's Dean's Scholar Program og Reproductive Scientist Development Program for deres støtte til dette projekt.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
1% HEPESLife Technologies15630080
1% Penicillin-StreptomycinFisher Scientific30002CI
1.5 mL Eppendorf Tubes Genesee Scientific14125
10 cm Tissue Culture Dish TPP93100
10 mL Serological Pipet
100 µm Cell FilterMidSci100ICS
15 mL centrifuge tubesCorning430052
2 mL CryovialSimport ScientificT301-2
2% Paraformaldehyde FixativeSigma-Aldrich
37 °C water bath NEST602052
3dGRO R-Spondin-1 Conditioned Media SupplementMillipore SigmaSCM104
6 well platesTPP92006
70% EthanolSigma-AldrichR31541GA
A83-01Sigma-AldrichSML0788
Advanced DMEM/F12ThermoFisher12634028
AgarLamda BiotechC121
B-27Life Technologies17504044
Centrifuge 
Cultrex Type 2R&D Systems3533-010-02basement membrane extract
DNase INew England Bio LabsM0303S
DNase I Reaction BufferNew England Bio LabsM0303S
EGFPeproTechAF-100-15
FBS Sigma-AldrichF2442
FGF-10PeproTech100-26
FGF2PeproTech100-18B
gentleMACS C TubesMiltenyi BioTech130-096-334
gentleMACS Octo Dissociator with HeatersMiltenyi BioTech130-096-427We use the manufacturers protocol.
GlutaMAXLife Technologies35050061dipeptide, L-alanyl-L-glutamine
Hematoxylin and Eosin Staining KitFisher ScientificNC1470670
Histoplast Paraffin WaxFisher Scientific22900700
Microcentrifuge 
Mr. Frosty Freezing ContainerFisher Scientific07202363S
N-acetylcysteineSigma-AldrichA9165
NicotinamideSigma-AldrichN0636
p1000 Pipette with Tips 
p200 Pipette with Tips 
Pasteur Pipettes 9"Fisher Scientific1367820D
PBSFisher ScientificMT21031CM
Pipet Controller
Prostaglandin E2R&D Systems2296
Puromycin ThermoFisherA1113802
Recombinant Murine NogginPeproTech250-38
Recovery Cell Culture Freezing MediumInvitrogen12648010
Red Blood Cell Lysis BufferBioLegend420301
ROCK Inhibitor (Y-27632)R&D Systems1254/1
SB202190Sigma-AldrichS7076
T75 FlaskMidSciTP90076
Tissue Culture Hood 
Tissue Embedding Cassette
TrypLE ExpressInvitrogen12604013animal origin-free, recombinant enzyme
Type II CollagenaseLife Technologies17101015
Vortex

  1. Bray, F., et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 68 (6), 394-424 (2018).
  2. Drost, J., Clevers, H. Organoids in cancer research. Nature Reviews Cancer. 18 (7), 407-418 (2018).
  3. Pauli, C., et al. Personalized in vitro and in vivo cancer models to guide precision medicine. Cancer Discovery. 7 (5), 462-477 (2017).
  4. Fujii, E., Kato, A., Suzuki, M. Patient-derived xenograft (PDX) models: Characteristics and points to consider for the process of establishment. Journal of Toxicologic Pathology. 33 (3), 153-160 (2020).
  5. Yang, J., et al. Application of ovarian cancer organoids in precision medicine: Key challenges and current opportunities. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 701429 (2021).
  6. Yang, H., et al. Patient-derived organoids: A promising model for personalized cancer treatment. Gastroenterology Report. 6 (4), 243-245 (2018).
  7. Karakasheva, T. A., et al. Generation and characterization of patient-derived head and neck, oral, and esophageal cancer organoids. Current Protocols in Stem Cell Biology. 53 (1), 109 (2020).
  8. Madison, B. B., et al. Let-7 represses carcinogenesis and a stem cell phenotype in the intestine via regulation of Hmga2. PLoS Genetics. 11 (8), 1005408 (2015).
  9. Sato, T., et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 459 (7244), 262-265 (2009).
  10. Murray, E., et al. HER2 and APC mutations promote altered crypt-villus morphology and marked hyperplasia in the intestinal epithelium. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 12 (3), 1105-1120 (2021).
  11. Hill, S. J., et al. Prediction of DNA repair inhibitor response in short-term patient-derived ovarian cancer organoids. Cancer Discovery. 8 (11), 1404-1421 (2018).
  12. Passarelli, M. C., et al. Leucyl-tRNA synthetase is a tumour suppressor in breast cancer and regulates codon-dependent translation dynamics. Nature Cell Biology. 24 (3), 307-315 (2022).
  13. Pleguezuelos-Manzano, C., et al. Establishment and culture of human intestinal organoids derived from adult stem cells. Current Protocols in Immunology. 130 (1), 106 (2020).
  14. Stumm, M. M., et al. Validation of a postfixation tissue storage and transport medium to preserve histopathology and molecular pathology analyses (total and phosphoactivated proteins, and FISH). American Journal of Clinical Pathology. 137 (3), 429-436 (2012).
  15. Feldman, A. T., Wolfe, D. Tissue processing and hematoxylin and eosin staining. Methods in Molecular Biology. 1180, 31-43 (2014).
  16. Ooft, S. N., et al. Patient-derived organoids can predict response to chemotherapy in metastatic colorectal cancer patients. Science Translational Medicine. 11 (513), (2019).
  17. Aisenbrey, E. A., Murphy, W. L. Synthetic alternatives to Matrigel. Nature Reviews Materials. 5 (7), 539-551 (2020).
  18. Nanki, Y., et al. Patient-derived ovarian cancer organoids capture the genomic profiles of primary tumours applicable for drug sensitivity and resistance testing. Scientific Reports. 10, 12581 (2020).
  19. Mead, B. E., et al. Screening for modulators of the cellular composition of gut epithelia via organoid models of intestinal stem cell differentiation. Nature Biomedical Engineering. 6 (4), 476-494 (2022).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved