Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Hasta kaynaklı organoidler (PDO'lar), translasyonel kanser araştırmalarında, hastalığın hem genetik hem de fenotipik heterojenliğini ve kişiselleştirilmiş anti-kanser tedavilerine yanıtı yansıtan güçlü bir araçtır. Burada, fenotipik analizlerin ve ilaç yanıtlarının değerlendirilmesine hazırlık olarak insan primer mesane kanseri PDO'ları üretmek için konsolide bir protokol detaylandırılmıştır.
Mevcut in vitro terapötik test platformları, tipik olarak doku kültürü plastiği üzerinde iki boyutlu (2D) kültürler olarak kurulan kanser hücre hatlarını kullanan tümör patofizyolojisi ile ilgisizdir. Terapötik yanıtı ve duyarlılığı doğru bir şekilde tahmin edebilen daha temsili tümör karmaşıklığı modellerine kritik bir ihtiyaç vardır. Taze tümör dokularından türetilen hasta kaynaklı organoidlerin (PDO'lar) üç boyutlu (3D) ex vivo kültürünün geliştirilmesi, bu eksiklikleri gidermeyi amaçlamaktadır. Organoid kültürler, potansiyel etkili müdahaleleri tanımlayarak ve yararsız olabilecek tedavileri belirterek terapötik kararları bilgilendirmek için rutin klinik yönetime paralel olarak tümör vekilleri olarak kullanılabilir. Burada, bu prosedür, taze, canlı klinik dokudan mesane kanseri PDO'larını oluşturmak için stratejileri ve ayrıntılı bir adım adım protokolü tanımlamayı amaçlamaktadır. İyi kurulmuş, optimize edilmiş protokollerimiz, doğrudan hastalardan veya hasta kaynaklı ksenogreft (PDX) tümör materyalinden sınırlı ve çeşitli başlangıç materyali kullanarak deneyler için 3D kültürler oluşturmak için pratiktir. Bu prosedür, standart doku kültürü ekipmanı ile donatılmış çoğu laboratuvar tarafından da kullanılabilir. Bu protokol kullanılarak üretilen organoidler, hem ürolojik kanser patolojisini destekleyen moleküler mekanizmaları anlamak hem de klinik yönetimi bilgilendirmek için tedavileri değerlendirmek için ex vivo vekiller olarak kullanılabilir.
Mesane kanseri tüm dünyada en sık görülen üriner sistem kanseri ve onuncu en sık görülen insan malignitesidir1. Genetik olarak çeşitli ve fenotipik olarak karmaşık bir hastalık spektrumunu kapsar2. Mesane kanserinin ürotelyal non-kas invaziv formları (NMIBC) en sık görülen mesane kanseri tanılarıdır (%70-%80) ve bu kanserler önemli biyolojik heterojenite ve değişken klinik sonuçlar gösterir 2,3,4. NMIBC'li hastalar tipik olarak yüksek hastalık nüks riski (% 50-70) yaşarlar ve kanserlerin üçte biri önemli ölçüde daha agresif kas invaziv mesane kanserine (MIBC) ilerler ve gelişir2. NMIBC için 5 yıllık sağkalım oranları yüksek olmasına rağmen (%>90), bu hastalar uzun süreli klinik yönetime tabi tutulmalıdır5. Öte yandan, lokal olarak ilerlemiş (rezeke edilemez) veya metastatik MIBC genellikle tedavi edilemez olarak kabul edilir6. Sonuç olarak, mesane kanseri, kanser bakımı içinde en yüksek yaşam boyu tedavi maliyetlerinden birine sahiptir ve hem birey hem de sağlık sistemi için önemli bir yüktür 3,7. İleri evre hastalıkta altta yatan genetik anormallikler, mesane kanserinin terapötik yönetimini klinik bir zorluk haline getirmektedir ve invaziv ürotelyal tümörler için terapötik seçenekler, hem ileri hem de yüksek riskli NMIBC 8,9 için immünoterapilerin onaylanmasından bu yana yakın zamanda gelişmiştir. Günümüzde klinik karar verme, bireysel mesane kanseri tümörlerinin hastalık agresifliği ve tedaviye yanıtta büyük farklılıklar göstermesine rağmen, konvansiyonel klinik ve histopatolojik özelliklerle yönlendirilmektedir10. Bireysel hasta prognozunun tahminini ve etkili tedavilerin tanımlanmasını iyileştirmek için klinik olarak yararlı modellere yönelik araştırmaların hızlandırılmasına acil bir ihtiyaç vardır.
Üç boyutlu (3D) organoidler, orijinal tümörün içsel in vivo mimarisini ve farmakogenomik profilini kendi kendine organize etme ve özetleme yetenekleri ve türetildikleri orijinal dokunun doğal hücresel işlevselliğini yansıtma yetenekleri nedeniyle tümör modelleri olarak büyük potansiyel göstermektedir11,12,13 . Yerleşik mesane kanseri hücre hatları kolayca bulunabilse de, nispeten uygun maliyetli, ölçeklenebilir ve manipüle edilmesi basit olmasına rağmen, in vitro hücre hatları klinik mesane kanserlerinde gözlenen çeşitli genetik ve epigenetik değişikliklerin spektrumunu taklit etmekte büyük ölçüde başarısız olmuştur12,14 ve hepsi 2D, bağlı kültür koşulları altında kurulmuş ve sürdürülmüştür. Ek olarak, primer ve metastatik mesane tümörlerinden türetilen hücre hatları, orijinal tümör materyalinden önemli genetik ayrışma barındırmaktadır. 8,15.
Alternatif bir yaklaşım, genetiği değiştirilmiş ve kanserojen kaynaklı fare modellerini kullanmaktır. Bununla birlikte, bu modeller insan neoplazisinde yer alan bazı doğal onkojenik kaskadları özetlerken (refs 16,17,18'de gözden geçirilmiştir), tümör heterojenliğinden yoksundurlar, pahalıdırlar, invaziv ve metastatik mesane kanserini zayıf bir şekilde temsil ederler ve tümörlerin gelişmesi aylar sürebileceğinden hızlı süreli ilaç testi için uygun değildirler14,19 . Hasta kaynaklı kanser modelleri (organoidler, şartlı olarak yeniden programlanmış birincil hücre kültürü ve ksenogreftler dahil), klinik tedaviden önce ilaç tedavisinin etkilerini anlamak için paha biçilmez fırsatlar sunar20. Buna rağmen, az sayıda grup, taze primer hasta dokusuna sınırlı erişim ve hasta kaynaklı organoid (PDO) kültür koşullarını çoğaltılabilir bir şekilde üretmek için gereken kapsamlı optimizasyon nedeniyle bu hasta-proksimal modelleri rutin olarak kullanmaktadır. In vivo bir ortamda, onkojenik hücreler, stromal hücreler, bağışıklık hücrelerine sızan doku ve matris12 dahil olmak üzere çevredeki bileşenlerin çeşitli bileşimleriyle etkileşime girebilir ve iletişim kurabilir. Benzer şekilde, 3B formatında yetiştirilen PDO'lar için, hücresel/matris karmaşıklığı diğer ilgili bileşenleri içerecek şekilde özelleştirilebilir. PDO'lar hızlı bir şekilde üretilebilir ve21,22,23 sonlu bir ömre sahip olmasına rağmen, genellikle yaygın olarak geçirilebilir veya daha sonra kullanılmak üzere kriyokorunabilir. Farmakodinamik (yani, bir ilaca yanıt), organoid canlılık ve morfoloji ve immünohistokimya hedeflerinin veya transkripsiyonel değişikliklerin karakterizasyonu dahil olmak üzere çoklu okumalar kullanılarak değerlendirilebilir.
Burada, mesane tümörünün transüretral rezeksiyonundan (TURBT) toplanan hasta materyalinden mesane kanseri organoidlerinin kurulması veya mesanenin cerrahi olarak çıkarılması (radikal sistektomi) prosedürleri açıklanmaktadır. PDO'ları üretme yöntemi, hazır bulunan ıslak laboratuvar malzemeleri ve araçları kullanılarak gösterilmiştir. Son noktalar, hücre morfolojik özelliklerindeki ve canlılığındaki değişiklikleri içerir. Bunlar floresan mikroskopi, in vitro canlılık (metabolik ve hücre zarı bütünlüğü) testleri ve histopatolojik analiz kullanılarak ölçüldü. Şekil 1 , elektif cerrahi sırasında elde edilen klinik materyalden insan mesane kanseri PDO'larının kurulması için iş akışını göstermektedir.
Hastalar, Avustralya'nın Brisbane kentindeki Princess Alexandra Hastanesi'ndeki Üroloji ekibi altında kabul edildikten sonra bu çalışmaya onay verdiler. Bu çalışma, Helsinki Deklarasyonu'nun ilkelerine uygun olarak, etik ve kurumsal kılavuzlar çerçevesinde gerçekleştirilmiştir (etik numarası HREC/05/QPAH/95, QUT 1000001165).
NOT: Uygunluk kriteri olarak, hastalar 18 yaşın ≥ kanserliydi ve anlayabiliyor ve onay verebiliyorlardı. Bilgilendirilmiş onam veremeyenler hariç tutuldu. İngilizce dışında bir ana dile sahip olanlar, lojistik ve bütçe hususları nedeniyle tercüman temini mümkün olmadığından hariç tutuldu. Ayrıca, tümörleri biyopsi için erişilebilir olmayan veya rutin patolojiden sonra yeterli miktarda bulunma olasılığı düşük olan hastalar da hariç tutuldu.
1. Organoid Orta Hazırlık
NOT: İnsan mesane kanseri organoid ortamı, ayrışmış klinik materyalden türetilen organoidlerin hayatta kalmasına, büyümesine ve sürekli genişlemesine yardımcı olan büyüme faktörleri gerektirir (Tablo 1). Bu prosedürde kullanılan her bir ekin tüm ayrıntıları için lütfen Malzeme Tablosuna bakın.
2. 3'te özetlenen prosedürden bir gün önce
3. Mesane tümörü organoidlerinin oluşumu
NOT: Bu, primer hasta tümörlerinden PDO oluşumu için ilk adımdır. Bu prosedür, Gao ve ark.24 tarafından belirlenen yöntemlerden mesane kanseri dokuları için uyarlanmıştır.
İnsan mesane kanseri hastası TURBT ve sistektomi dokularından 3D organoidler başarıyla kuruldu. Kısaca, bu teknik, histolojik değerlendirme, moleküler karakterizasyon (immünohistokimya veya kantitatif gerçek zamanlı PCR ile) ve ilaç taraması gibi diğer son nokta analizleri için hem uygulanabilir hem de uygun olan 3D çok hücreli yapıların hızlı oluşumunu vurgulamaktadır. İşlem sırasında (Şekil 1), filtrasyon aşamalarımız sırasında çeşitli elüatlar (Şekil 1, adım
Mesane kanseri dokusundan türetilen 3D organoid protokoller henüz bebeklik döneminde olmakla birlikte, aktif bir araştırma ve klinik araştırma alanıdır. Burada, hem NMIBC hem de MIBC örnekleri için uygun olan mesane kanseri PDO'larını başarılı bir şekilde oluşturmak için optimize edilmiş bir protokol detaylandırılmıştır. Bu iş akışı, hastane tabanlı klinik çalışmalara paralel olarak entegre olur ve klinik organoid boru hatları için önemli bir husus olan histolojik numune işleme ve taz...
Yazarların çıkar çatışması yoktur.
Translasyonel Araştırma Enstitüsü Histoloji çekirdek ve Biyolojik Kaynak Tesisi'nin teknik yardımını kabul ediyoruz. Bu araştırma, Prenses Alexandra Araştırma Vakfı ödülü (I.V., E.D.W.) ve Tıbbi Araştırma Gelecek Fonu (MRFF) Hızlı Uygulamalı Araştırma Çeviri Programı (Kanserlerin Kişiselleştirilmiş Analizi Merkezi (CPAC; E.D.W., I.V.). Translasyonel Araştırma Enstitüsü, Avustralya Hükümeti'nden destek almaktadır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.2 mL cryogenic vial | Corning | 430487 | |
1.5 mL Eppendorf tubes | Sigma-Aldrich | T9661-500EA | polypropylene single-use tube |
100 µM reversible strainer | STEMCELL Technologies | #27270 | |
100 mm petri dish | Corning | 430167 | |
10x Collagenase/ Hyaluronidase | STEMCELL Technologies | #07912 | |
37 µM reversible strainer | STEMCELL Technologies | #27250 | |
37°C incubator | |||
37°C water bath | |||
50 mL falcon tube | Corning | CLS430829-500EA | |
6-well plate | Corning | CLS3516 | |
70% (w/w) ethanol | |||
-80°C freezer | |||
96 well ultra low attachment plate (Black) | Sigma-Aldrich | CLS3474-24EA | |
A 83-01 | BioScientific | 2939 | Prevents the growth-inhibitory effects of TGF-β |
ACK lysis buffer | STEMCELL Technologies | #07850 | |
adDMEM/F-12 | Thermo Fisher Scientific | 12634028 | Base medium |
Animal-free recombinant EGF | Sigma | 518179 | Growth factor |
Automated cell counter (TC20) | Bio-rad | 1450102 | |
B27 additive | Gibco | 17504044 | Increases sphere-forming efficiency |
Cell Counting Slides | Bio-rad | 1450015 | |
Centrifuge | Eppendorf | EP022628188 | |
Computer system | |||
CryoStor CS10 | STEMCELL Technologies | #07930 | Cell freezing solution |
Dispase II, powder | Thermofisher | 17105041 | To enzymatically disrupt Matrigel |
DNAse 1 | STEMCELL Technologies | #07900 | |
DPBS | Thermofisher | 14190144 | |
Dry and wet ice | |||
Esky | |||
Farmdyne (Iodine 16g/L) | Ecolab | ||
Formalin solution, neutral buffered, 10% | Sigma | HT501128 | Histological tissue fixative |
Glutamax (L-alanine-L-glutamine) | Invitrogen | 35050061 | Source of nitrogen for the synthesis of proteins, nucleic acids |
HEPES | Gibco | 15630-080 | All-purpose buffer |
Histology cassette | ProSciTech | RCH44-W | |
Human FGF-10 | Peprotech | 100-26-25 | Growth factor |
Human FGF-2 | Peprotech | 100-18B-50 | Growth factor |
Liquid nitrogen | |||
Matrigel (Growth Factor Reduced (GFR), phenol red-free, LDEV free) | In Vitro Technologies | 356231 | Basement membrane extract (BME) |
Mr. Frosty freezing container | ThermoFisher | 5100-0001 | cell freezing container |
N-acetyl-L-cysteine (NAC) | Sigma | A7250 | Anti-oxidant required to protect against ROS-induced cytotoxicity |
Nicotinamide | Sigma | N0636-100G | SIRT-1 inhibitor |
NikonTs2U inverted microscope | Nikon | MFA510BB | |
NIS-Elements Advanced Research | Nikon | MQS31000 | |
Noggin conditioned media | In-house | BMP inhibitor | |
Pipetboy acu 2 | Integra | 155000 | |
Pipettes (p20, p100, p1000) with tips | |||
Primocin | Jomar Bioscience | ant-pm2 | Combination of antibacterial and antifungal compounds to protect cell cultures from contaminations |
Prostaglandin E2 (PGE2) | Tocris | 2296 | support proliferation of cells |
Rotary tube mixer | Ratek | RSM7DC | |
R-spondin 1 conditioned media | In-house | WNT signalling regulator | |
SB202190 | Jomar Bioscience | s1077-25mg | Selective p38 MAP kinase inhibitor |
Scale | |||
Scalpel handle | Livingstone | WBLDHDL03 | |
Scalpels, #11 blade | Medical and Surgical Requisites | EU-211-1 | |
Serological pipettes (5, 10, 25 mL) | |||
Specimen Waste Bags | Medical Search | SU09125X16 | |
Urine specimen jar | |||
Y27632 | Jomar Bioscience | s1049-10mg | Selective ROCK inhibitor. Increases survival of dissociated epithelial cells |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır