JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Cancer Research

Generering og dyrking av høygradig serøs eggstokkreft Pasientavledede organoider

Published: January 6th, 2023

DOI:

10.3791/64878

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

Pasientavledede organoider (PUD) er en tredimensjonal (3D) kultur som kan etterligne tumormiljøet in vitro. I høygradig serøs eggstokkreft representerer PUD en modell for å studere nye biomarkører og terapi.

Organoider er 3D-dynamiske tumormodeller som kan dyrkes vellykket fra pasientavledet ovarietumorvev, ascites eller pleuravæske og hjelpe til med oppdagelsen av nye terapier og prediktive biomarkører for eggstokkreft. Disse modellene rekapitulerer klonal heterogenitet, tumormikromiljøet og cellecelle- og cellematriseinteraksjoner. I tillegg har de vist seg å matche den primære svulsten morfologisk, cytologisk, immunhistokjemisk og genetisk. Dermed letter organoider forskning på tumorceller og tumormikromiljøet og er overlegne cellelinjer. Denne protokollen beskriver forskjellige metoder for å generere pasientavledede eggstokkreftorganoider fra pasienttumorer, ascites og pleuravæskeprøver med en høyere enn 97% suksessrate. Pasientprøvene separeres i cellulære suspensjoner ved både mekanisk og enzymatisk fordøyelse. Cellene blir deretter belagt ved hjelp av et kjellermembranekstrakt (BME) og støttes med optimaliserte vekstmedier som inneholder kosttilskudd som er spesifikke for dyrking av høyverdig serøs eggstokkreft (HGSOC). Etter å ha dannet innledende organoider, kan PUDene opprettholde langsiktig kultur, inkludert passasje for utvidelse for påfølgende eksperimenter.

I 2021 ble omtrent 21,410 kvinner i USA nylig diagnostisert med epitelial eggstokkreft, og 12,940 kvinner døde av denne sykdommen1. Selv om det er gjort tilstrekkelige fremskritt innen kirurgi og kjemoterapi, utvikler over 70% av pasientene med avansert sykdom kjemoterapeutisk resistens og dør innen 5 år etter diagnose 2,3. Dermed er det behov for nye strategier for å behandle denne dødelige sykdommen og representative, pålitelige modeller for preklinisk forskning.

Kreftcellelinjer og pasientavledede xenotransplantater (PDX) opprettet fra primære eggstokktumo....

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

Alle humane vevsprøver samlet for forskning ble oppnådd i henhold til Institutional Review Board (IRB) -godkjent protokoll. Protokollene som er skissert nedenfor ble utført i et sterilt humant vevskulturmiljø. Informert skriftlig samtykke ble innhentet fra mennesker. Kvalifiserte pasienter måtte ha en diagnose eller antatt diagnose av eggstokkreft, være villige og i stand til å signere informert samtykke, og være minst 18 år. Tumorvev (malign primærtumor eller metastaserende steder), ascites og pleuravæske ble.......

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

For å generere PUD ble prøvene fordøyd mekanisk og enzymatisk til encellede suspensjoner. Cellene ble deretter resuspendert i BME og supplert med spesifikt konstruerte medier (figur 3). Organoider etableres typisk over en tidsramme på 10 dager, hvoretter de påviser diskrete organoider i kultur (figur 4).

Figure 3

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

Eggstokkreft er ekstremt dødelig på grunn av sitt avanserte stadium ved diagnose, samt den vanlige utviklingen av kjemoterapiresistens. Mange fremskritt innen eggstokkreftforskning har blitt gjort ved å bruke kreftcellelinjer og PDX-modeller; Det er imidlertid et åpenbart behov for en mer representativ og rimelig in vitro-modell . PUD har vist seg å nøyaktig representere tumorheterogeniteten, tumormikromiljøet og de genomiske og transkriptomiske egenskapene til deres primære svulster, og er dermed ideell.......

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

Vi er takknemlige for veiledningen fra Ron Bose, MD, PhD, og hjelpen fra Barbara Blachut, MD, i etableringen av denne protokollen. Vi ønsker også å anerkjenne Washington University's School of Medicine i St. Louis 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 prosjektet.

....

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