Name: orthotopic transplantation of breast tumors as preclinical models for breast cancer
Uploaded: 2020-05-18T14:45:00
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Diese Arbeit wurde unterstützt von den National Institutes of Health (R37CA228304 und R01HL146642 bis Xi Chen, CA148761 an Jeffrey M. Rosen), dem US Department of Defense (W81XWH-19-1-0524 an Xi Chen, W81XWH-19-1-0035 an Xiangdong Lv), der American Cancer Society (RSG-18-181-01-TBE an Xi Chen) und dem Cancer Prevention and Research Institute of Texas (RR150009 CPRIT Scholar in Cancer Research Award an Xi Chen), der Patient-Derived Xenograft and Advanced In Vivo Models Core am Baylor College of Medicine (Finanzierung durch RP170691 CPRIT Core Facility Award und NCI-CA125123 P30 Cancer Center Support Grant).

Alle Protokolle, in denen Tiere verwendet werden, wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) überprüft und genehmigt. Die Tumorfragmente, etwa 1-2 mm3 groß, stammen aus lebensgefrorenen Beständen, die aus dem patientenabgeleiteten Xenograft und Advanced In Vivo Models Core am Baylor College of Medicine gewonnen wurden.
1. Herstellung von kryokonservierten Brusttumorfragmenten für die Transplantation
<ol><li>Übertragen Sie das Kryovial mit Tumorfragmenten ...

Um Variationen im Tumorwachstum bei Tieren zu reduzieren, ist es wichtig, das Tumorgewebe für die Transplantation in 1 mm3 Fragmente zu schneiden. Modelle, bei denen Weichgewebe wachsen, sind schwieriger zu bearbeiten und die Tumorfragmente müssen etwas größer geschnitten werden (1−2 mm3). Wenn Sie das Gewebe in die Brustfettpolstertasche legen, achten Sie darauf, das Gewebe nicht in mehrere Stücke zu spalten, da dies zu mehreren kleinen Tumoren oder seltsam geformten Tumoren führt.
<p c...

Die meisten Brustkrebstodesfälle können auf wiederkehrende Erkrankungen zurückgeführt werden, die gegen konventionelle Therapien resistent sind1,2. Die Inter- und Intratumorheterogenität von Brustkrebserkrankungen trägt zur Therapieresistenz bei. Darüber hinaus kann tumorheterogenität die genaue Prognose beeinträchtigt und das Krankheitsmanagement herausfordern3,4. Die Identifizierung prädiktiver Biomarker für das Ansprechen wird die klinischen Ergebnisse von Patientinnen mit Brustkrebs signifikant verbessern. Obwohl die meisten Brustkrebsarten immunologisch "kalte" Tumoren sind, die wahrscheinlich nicht auf eine Immuntherapie ansprechen, haben sich Immun-Checkpoint-Inhibitoren in klinischen Studienals vielversprechend erwiesen 2,5. Zum Beispiel zeigte eine Phase-III-Studie ein verbessertes krankheitsfreies Überleben (DFS) und vorläufige Beweise, dass Atezolizumab (monoklonaler Antikörper gegen PD-L1) in Kombination mit nab-Paclitaxel einen Gesamtüberlebensvorteil im Vergleich zu nab-Paclitaxel allein bei Tumoren mit ≥1% PD-L1-Färbung bieten kann6. Die Entwicklung von Therapien, die Brusttumoren für eine Immuntherapie sensibilisieren, wird die Behandlungsschemata revolutionieren.
Präklinische Modelle, die die Heterogenität und das Ansprechen von Brustkrebs beim Menschen originalgetreu rekapitulieren, sind entscheidend für die Untersuchung der Tumorbiologie und die Identifizierung potenzieller Biomarker für eine gezielte Therapie. Immortalisierte Zelllinien werden häufig für die Brustkrebsforschung verwendet, da diese Zelllinien leicht zu züchten und genetisch verändert sind, um molekulare Mechanismen zu untersuchen. Aufgrund des selektiven Drucks durch langfristige Zellkultur in vitro kann es jedoch im Laufe der Zeit zu genetischer Drift kommen und Brustkrebszelllinien können zelllinienspezifische genomische Veränderungen tragen, die sich von Aberrationen in primären Brusttumoren unterscheiden7,8,9.
Patienten-abgeleitete Xenograft (PDX) Tumorblöcke sind in der Lage, die Heterogenität der menschlichen Krankheit zu rekapitulieren, und sind histologisch und immunhistochemisch dem Tumor des Ursprungs10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. Wichtig ist, dass PDX-Modelle phänotypisch stabil über mehrere Transplantationen hinweg sind, wie histologische, transkriptom-, Proteom- und genomische Analysenbelegen 10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. PDX-Modelle zeigen Behandlungsreaktionen, die mit denen vergleichbarsind,die klinisch beobachtet wurden10,11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29. PDX-Modelle für Östrogenrezeptor-positive (ER+),Progesteronrezeptor-positive (PR+),epidermale Wachstumsfaktor-2-positive (ERBB2+,HER2+)und dreifach negative Brustkrebs (TNBC) PDX-Modelle wurden etabliert und bieten eine hervorragende Plattform, um endokrine, chemo- und zielgerichtete Therapien zu testen. Ein Hauptvorbehalt der PDX-Modelle ist derzeit jedoch das Fehlen eines funktionierenden Immunsystems in der Maus.
Die gentechnisch veränderten Mausmodelle (GEMM), wie Trp53 homozygote Null-, cMyc-, Wnt1-, PyMT- oder Her2-Überexpressionsmodelle, erlauben die Untersuchung spontaner Tumorinitiation, -progression und -metastasierung im Kontext eines intakten Immunsystems. Die Tumorlatenz ist jedoch lang, was es schwierig macht, präklinische Studien mit mehreren Armendurchzuführen 30,31. GEMM kann jedoch auf syngene Wirte transplantiert werden, um eine ausreichende Anzahl von Tumoren zu erzeugen, die die menschlichen Tumoren32,33,34 ,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Zum Beispiel wurde das Brustepithel einer p53-Null-BALB / c-Maus in die gereinigten Fettpolster syngener Wildtyp-Empfängermäuse transplantiert, um Primärtumoren zu bilden, die weiter in syngene Wirte transplantiert werden können56,57. Die p53-Null-Tumoren rekapitulierten verschiedene Subtypen menschlicher Tumoren.
Die Kombination von PDX-Modellen und transplantierbarem GEMM bietet wertvolle präklinische Werkzeuge zur Untersuchung der Brusttumorbiologie, der Arzneimittelreaktion und der Antitumorimmunität. Im aktuellen Protokoll wird eine Methode der orthotopen Transplantation von PDX- und GEMM-Tumorfragmenten in das Brustfettpolster der Maus beschrieben. Diese Modelle sind für serielle Passagen geeignet und behalten in der Regel einen stabilen Phänotyp. Um das Risiko einer genetischen Drift oder eines Verlustes der Heterogenität über Passagen im Laufe der Zeit zu verringern, werden an jeder Passage mehrere Gewebefragmente für die anschließende Transplantation kryokonserviert, falls im Laufe der Zeit biologische oder morphologische Veränderungen beobachtet werden29,58.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mg/mL Buprenorphine-SR</td>
			<td>ZooPharm (via BCM veterinarians)</td>
			<td></td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26G syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>148232E</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine Scrub</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>19-027132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Swabs</td>
			<td>VWR International Laboratory</td>
			<td>89031-272</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>MT 10-013-CM</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric shaver</td>
			<td>Oster</td>
			<td>78005-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads sterilizer (Germinator)</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>DS-401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant ophthalmic ointment</td>
			<td>Akorn Animal Health</td>
			<td>17478-062-35</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Dissecting Forceps; Serrated, Angular (regular forceps)</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>RS-5139</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Dissecting Spring Scissors (fat pad cutter)</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>RS-5658BT</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Forceps (tissue placing forceps)</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>RS-5069</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>08-757- 100D</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile drape</td>
			<td>Sai Infusion Technology</td>
			<td>PSS-SD1</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgery scissors</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>RS-5960</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Forceps (claw forceps)</td>
			<td>Roboz Surgical Store</td>
			<td>RS-5158</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wound clip applier</td>
			<td>BD Autoclip Wound System</td>
			<td>01-804</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wound clip remover</td>
			<td>BD Autoclip Wound System</td>
			<td>01-804-15</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wound clips</td>
			<td>BD Autoclip Wound System</td>
			<td>01-804-5</td>
			<td>Sterile</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

orthotopic transplantation of breast tumors as preclinical models for breast cancer

Präklinische Modelle, die Tumorheterogenität und therapeutisches Ansprechen originalgetreu rekapitulieren, sind für die translationale Brustkrebsforschung von entscheidender Bedeutung. Immortalisierte Zelllinien sind leicht zu züchten und genetisch zu modifizieren, um molekulare Mechanismen zu untersuchen, aber der selektive Druck der Zellkultur führt im Laufe der Zeit oft zu genetischen und epigenetischen Veränderungen. Patientenbasierte Xenograft-Modelle (PDX) rekapitulieren die Heterogenität und Arzneimittelreaktion menschlicher Brusttumoren originalgetreu. PDX-Modelle weisen eine relativ kurze Latenz nach orthotopischer Transplantation auf, die die Untersuchung der Brusttumorbiologie und des Arzneimittelverhaltens erleichtert. Die transplantierbaren gentechnisch veränderten Mausmodelle ermöglichen die Untersuchung der Immunität von Brusttumoren. Das aktuelle Protokoll beschreibt die Methode, Brusttumorfragmente orthotopisch in das Brustfettpolster zu transplantieren, gefolgt von medikamentösen Behandlungen. Diese präklinischen Modelle bieten wertvolle Ansätze zur Untersuchung der Brusttumorbiologie, der Arzneimittelreaktion, der Biomarkerentdeckung und der Mechanismen der Arzneimittelresistenz.

Abbildung 1 zeigt die Ausrüstung (Abbildung 1A) und die wichtigsten Verfahren (Abbildung 1B) der orthotopischen Transplantation. Abbildung 2 zeigt die Charakterisierung eines transplantierten PDX-Tumors (MC1). Tumorfragmente (1 mm3) des MC1-Modells wurden in das Fettpolster Nr. 4 von SCID/Beige-Mäusen transplantiert. Einen M...

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Orthotopic Transplantation of Breast Tumors as Preclinical Models for Breast Cancer Video (Video) | JoVE

Patientenbasierte Xenograft-Modelle (PDX) und transplantierbare gentechnisch veränderte Mausmodelle rekapitulieren menschliche Krankheiten originalgetreu und sind bevorzugte Modelle für die grundlegende und translationale Brustkrebsforschung. Hier wird eine Methode beschrieben, Brusttumorfragmente orthotopisch in das Brustfettpolster zu transplantieren, um die Tumorbiologie zu untersuchen und die Arzneimittelreaktion zu bewerten.

Orthotope Transplantation von Brusttumoren als präklinische Modelle für Brustkrebs

Preclinical models that faithfully recapitulate tumor heterogeneity and therapeutic response are critical for translational breast cancer research. ...

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Orthotopic Transplantation of Breast Tumors as Preclinical Models for Breast Cancer

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