JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Cancer Research

Generering och odling av höggradig serös äggstockscancer patient-derived organoider

Published: January 6th, 2023

DOI:

10.3791/64878

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

Patient-derived organoids (PDO) är en tredimensionell (3D) kultur som kan efterlikna tumörmiljön in vitro. Vid höggradig serös äggstockscancer utgör SUB en modell för att studera nya biomarkörer och terapier.

Organoider är 3D-dynamiska tumörmodeller som kan odlas framgångsrikt från patient-härledd äggstockstumörvävnad, ascites eller pleuravätska och hjälper till vid upptäckten av nya terapier och prediktiva biomarkörer för äggstockscancer. Dessa modeller rekapitulerar klonal heterogenitet, tumörmikromiljön och cell-cell- och cell-matrisinteraktioner. Dessutom har de visat sig matcha den primära tumören morfologiskt, cytologiskt, immunhistokemiskt och genetiskt. Således underlättar organoider forskning om tumörceller och tumörmikromiljön och är överlägsna cellinjer. Det nuvarande protokollet beskriver distinkta metoder för att generera patient-härledda äggstockscancerorganoider från patienttumörer, ascites och pleuravätskeprover med en högre än 97% framgångsgrad. Patientproverna separeras i cellulära suspensioner genom både mekanisk och enzymatisk nedbrytning. Cellerna pläteras sedan med hjälp av ett basalmembranextrakt (BME) och stöds med optimerade tillväxtmedier som innehåller kosttillskott som är specifika för odling av höggradig serös äggstockscancer (HGSOC). Efter att ha bildat initiala organoider kan SUB: erna upprätthålla långsiktig kultur, inklusive passaging för expansion för efterföljande experiment.

År 2021 diagnostiserades cirka 21 410 kvinnor i USA nyligen med epitelial äggstockscancer och 12 940 kvinnor dog av denna sjukdom1. Även om tillräckliga framsteg har gjorts inom kirurgi och kemoterapi, utvecklar över 70% av patienterna med avancerad sjukdom kemoterapeutisk resistens och dör inom 5 år efter diagnos 2,3. Därför behövs nya strategier för att behandla denna dödliga sjukdom och representativa, tillförlitliga modeller för preklinisk forskning.

Cancercellinjer och patient-derived xenografts (PDX) skapade från primära äggstockstumörer är de viktigast....

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

Alla mänskliga vävnadsprover som samlats in för forskning erhölls enligt det protokoll som godkänts av Institutional Review Board (IRB). Protokollen som beskrivs nedan utfördes i en steril human vävnadsodlingsmiljö. Informerat skriftligt samtycke erhölls från människor. Berättigade patienter måste ha en diagnos eller förmodad diagnos av äggstockscancer, vara villiga och kunna underteckna informerat samtycke och vara minst 18 år. Tumörvävnad (malign primärtumör eller metastatiska platser), ascites och .......

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

För att generera SUB röts proverna mekaniskt och enzymatiskt till encellssuspensioner. Cellerna återsuspenderades sedan i BME och kompletterades med specifikt konstruerade medier (figur 3). Organoider etableras typiskt under en tidsram på 10 dagar, varefter de visar diskreta 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

Äggstockscancer är extremt dödlig på grund av dess avancerade stadium vid diagnos, liksom den vanliga utvecklingen av kemoterapiresistens. Många framsteg inom äggstockscancerforskning har gjorts genom att använda cancercellinjer och PDX-modeller; Det finns dock ett uppenbart behov av en mer representativ och överkomlig in vitro-modell . SUBs har visat sig exakt representera tumörheterogeniteten, tumörmikromiljön och de genomiska och transkriptomiska egenskaperna hos deras primära tumörer och är dä.......

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

Vi är tacksamma för vägledningen från Ron Bose, MD, PhD, och hjälpen från Barbara Blachut, MD, vid upprättandet av detta protokoll. Vi vill också erkänna Washington University's School of Medicine i St. Louis's Department of Obstetrics and Gynecology och Division of Gynecologic Oncology, Washington University's Dean's Scholar Program och Reproductive Scientist Development Program för deras stöd till detta 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