Name: the establishment and utilization of patient derived xenograft models of central nervous system metastasis
Uploaded: 2021-05-07T14:00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Establishment and Utilization of Patient Derived Xenograft Models of Central Nervous System Metastasis at JoVE.com

الشكل 3 أ مأخوذ من منشورنا السابق12 وتم إنشاؤه في مختبر الدكتور جان ساركاريا في Mayo Clinic.

<ol>
	<li>Cruz-Munoz, W., Kerbel, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+approaches+to+study+the+biology+and+treatment+of+brain+metastases.">Preclinical approaches to study the biology and treatment of brain metastases.</a> Seminars in Cancer Biology. 21 (2), 123-130 (2011).</li><li>Owonikoko, T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+approaches+to+the+treatment+of+metastatic+brain+tumours.">Current approaches to the treatment of metastatic brain tumours.</a> Nature Reviews. Clinical Oncology. 11 (4), 203-222 (2014).</li><li>Salhia, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+genomic+and+epigenomic+analysis+of+breast+cancer+brain+metastasis.">Integrated genomic and epigenomic analysis of breast cancer brain metastasis.</a> PLoS One. 9 (1), 85448 (2014).</li><li>Kotecha, R., Gondi, V., Ahluwalia, M. S., Brastianos, P. K., Mehta, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+managing+brain+metastasis.">Recent advances in managing brain metastasis.</a> F1000Research. 7, 1000 (2018).</li><li>DeRose, Y. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+grafts+derived+from+women+with+breast+cancer+authentically+reflect+tumor+pathology,+growth,+metastasis+and+disease+outcomes.">Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes.</a> Nature Medicine. 17 (11), 1514-1520 (2011).</li><li>Klinghammer, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensively+characterized+large+panel+of+head+and+neck+cancer+patient-derived+xenografts+identifies+the+mTOR+inhibitor+everolimus+as+potential+new+treatment+option.">A comprehensively characterized large panel of head and neck cancer patient-derived xenografts identifies the mTOR inhibitor everolimus as potential new treatment option.</a> International Journal of Cancer. 136 (12), 2940-2948 (2015).</li><li>Lee, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-derived+xenografts+from+non-small+cell+lung+cancer+brain+metastases+are+valuable+translational+platforms+for+the+development+of+personalized+targeted+therapy.">Patient-derived xenografts from non-small cell lung cancer brain metastases are valuable translational platforms for the development of personalized targeted therapy.</a> Clincal Cancer Research: An Official journal of the American Association of Cancer Research. 21 (5), 1172-1182 (2015).</li><li>Ni, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+inhibition+of+PI3K+and+mTORC1+yields+durable+remissions+in+mice+bearing+orthotopic+patient-derived+xenografts+of+HER2-positive+breast+cancer+brain+metastases.">Combination inhibition of PI3K and mTORC1 yields durable remissions in mice bearing orthotopic patient-derived xenografts of HER2-positive breast cancer brain metastases.</a> Nature Medicine. 22 (7), 723-726 (2016).</li><li>Oshi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+breast+cancer+brain+metastasis+patient-derived+orthotopic+xenograft+model+for+preclinical+studies.">Novel breast cancer brain metastasis patient-derived orthotopic xenograft model for preclinical studies.</a> Cancers (Basel). 12 (2), 444 (2020).</li><li>Garman, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+genomic+characterization+of+462+melanoma+patient-derived+xenografts,+tumor+biopsies,+and+cell+lines.">Genetic and genomic characterization of 462 melanoma patient-derived xenografts, tumor biopsies, and cell lines.</a> Cell Reports. 21 (7), 1936-1952 (2017).</li><li>Krepler, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+patient-derived+xenograft+collection+representing+the+heterogeneity+of+melanoma.">A comprehensive patient-derived xenograft collection representing the heterogeneity of melanoma.</a> Cell Reports. 21 (7), 1953-1967 (2017).</li><li>Tew, B. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-derived+xenografts+of+central+nervous+system+metastasis+reveal+expansion+of+aggressive+minor+clones.">Patient-derived xenografts of central nervous system metastasis reveal expansion of aggressive minor clones.</a> Neuro-Oncology. 22 (1), 70-83 (2020).</li><li>Liu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+orthotopic+mouse+models+of+patient-derived+breast+cancer+brain+metastases+by+a+modified+intracarotid+injection+method.">Improving orthotopic mouse models of patient-derived breast cancer brain metastases by a modified intracarotid injection method.</a> Scientific Reports. 9 (1), 622 (2019).</li><li>Davies, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+changes+in+clonal+cytogenetic+architecture+during+progression+of+chronic+lymphocytic+leukemia+in+patients+and+patient-derived+murine+xenografts.">Dynamic changes in clonal cytogenetic architecture during progression of chronic lymphocytic leukemia in patients and patient-derived murine xenografts.</a> Oncotarget. 8 (27), 44749-44760 (2017).</li><li>Eirew, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+genomic+clones+in+breast+cancer+patient+xenografts+at+single-cell+resolution.">Dynamics of genomic clones in breast cancer patient xenografts at single-cell resolution.</a> Nature. 518 (7539), 422-426 (2015).</li><li>Arvanitis, C. D., Ferraro, G. B., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood-brain+barrier+and+blood-tumour+barrier+in+brain+tumours+and+metastases.">The blood-brain barrier and blood-tumour barrier in brain tumours and metastases.</a> Nature Reviews. Cancer. 20 (1), 26-41 (2020).</li><li>Choi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+bioluminescence+imaging+for+leptomeningeal+dissemination+of+medulloblastoma+in+mouse+models.">In vivo bioluminescence imaging for leptomeningeal dissemination of medulloblastoma in mouse models.</a> BMC Cancer. 16 (1), 723 (2016).</li><li>Hidalgo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-derived+xenograft+models:+an+emerging+platform+for+translational+cancer+research.">Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research.</a> Cancer Discovery. 4 (9), 998-1013 (2014).</li><li>Bradford, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+transcriptome+profiling+of+patient-derived+xenograft+models+as+a+tool+to+identify+both+tumor+and+stromal+specific+biomarkers.">Whole transcriptome profiling of patient-derived xenograft models as a tool to identify both tumor and stromal specific biomarkers.</a> Oncotarget. 7 (15), 20773-20787 (2016).</li><li>Yip, H., Haupt, C., Maresh, G., Zhang, X., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humanized+mice+for+immune+checkpoint+blockade+in+human+solid+tumors.">Humanized mice for immune checkpoint blockade in human solid tumors.</a> American Journal of Clinical and Experimental Urology. 7 (5), 313-320 (2019).</li></ol>

ليس لدى المؤلفين أي إفصاحات.

في المخطوطة الحالية ، تم تفصيل طرق إنشاء PDX ونشرها. كما تم عرض ثلاث طرق تلقيح مختلفة يمكن استخدامها لإجراء دراسات قبل السريرية عند تقييم ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي. يجب أن تعتمد طريقة الاختيار على أهداف التجربة. في بعض الحالات ، سيكون من المفيد استخدام أكثر من طريق تلقيح واحد. على سبيل المثال ، يوفر زرع الجناح تحت الجلد نهجا بسيطا لدراسة فعالية الدواء على نمو الورم وتقييم الدواء على هدفه ، كما أنه يوفر صورة مرئية لحجم الورم يمكن مراقبتها وقياسها بسهولة. ومع ذلك ، بمجرد تحديد الجدوى المستهدفة وخصائص النمو المضادة للورم ، يمكن للمرء إجراء دراسة تقويمية لتقييم فعالية البيولوجيا لعبور BBB ودراسة تأثيرها داخل البيئة المكروية لورم الدماغ. أيضا ، يتم تقييم البقاء على قيد الحياة بشكل أفضل في دراسات الحقن التقويمي وداخل القلب.
غالبا ما يكون الحقن داخل الجمجمة لنماذج PDX لورم خبيث في الدماغ هو النموذج قبل السريري المفضل بسبب وجود البيئة المكروية للدماغ و BBB. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات أن النقائل الدماغية لديها القدرة على تعديل BBB ، مما يؤثر على نفاذية الجزيئات إلى الورم16. لن تنعكس هذه التغييرات في BBB عن طريق الأورام المزروعة داخل الجمجمة ، وبسبب هذه الدراسات الدوائية قبل السريرية قد لا تعكس بشكل كامل استجابة أورام المريض. حتى مع هذا التحذير ، يظل الحقن داخل الجمجمة أفضل طريقة لاختبار نفاذية وفعالية الأدوية لعبور BBB في النماذج قبل السريرية. التحدي الآخر مع النماذج داخل الجمجمة هو أنها صعبة لمراقبة نمو الورم وتتطلب استخدام تقنيات التصوير. تم استخدام النقل الفيروسي ل PDXs مع علامات الفلورسنت أو التوهج الحيوي تقليديا ولكن يمكن أن يكون من الصعب القيام به. ومع ذلك ، يتم تطوير العديد من تقنيات التصوير لاستخدامها في الفئران التي لا تتطلب إدخال علامات ، والتي يمكن أن تحسن سهولة مراقبة أورام الدماغ العظمية هذه للدراسات قبل السريرية. وتشمل هذه تقنيات التصوير مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT). أخيرا ، قد لا يعكس الحقن داخل الجمجمة بدقة البيئة المكروية لنقائل الجهاز العصبي المركزي خارج الدماغ ، كما هو الحال في ورم خبيث ليبتومينينجي. في هذه الحالة ، يمكن إجراء الحقن في الصهريج الكبير لتمثيل النقائل leptomeningeal بشكل أكثر دقة17.
يعد توصيف كل من السمات المظهرية والجزيئية لنموذج PDX أمرا مهما لاختيار أفضل النماذج للدراسات قبل السريرية. يمكن أن يتراوح زمن انتقال الورم من 7 إلى 140 يوما ويمكن أن تكون معدلات الاستلام متغيرة للغاية12. يجب أن يعتمد العدد الأمثل للحيوانات المراد زرعها وتوقيت بدء العلاج على خصائص كل نموذج PDX ويجب تحديده تجريبيا. علاوة على ذلك ، فإن المظهر الجزيئي لأورام PDX مهم أيضا لاختيار نماذج PDX الأكثر تمثيلا للدراسات قبل السريرية. كلما كان النموذج أقرب جزيئيا يمثل أنسجة المتبرع كلما كان من المرجح أن يكون أكثر تنبؤا بالاستجابة السريرية. أيضا ، من الأهمية بمكان التأكد من أن الأهداف المختارة من البيانات البشرية موجودة في PDXs التي يتم اختيارها للدراسات ويتم الحفاظ عليها عبر بضعة أجيال ، كما هو موضح يرتبط التعاقب النسيلي بملف تعريف جينومي مختلف للاستنساخ السائد الحالي. في ضوء ذلك ، تم وصف الملامح الظاهرية والجزيئية لأورام PDX النقيلي في الجهاز العصبي المركزي على نطاق واسع على مدى أجيالمتعددة 12.
على الرغم من المزايا العديدة لاستخدام نماذج PDX النقائل في الجهاز العصبي المركزي ، إلا أن هناك العديد من القيود المتعلقة باستخدامها. أولا ، تعد البيئة المكروية البديلة للورم وخاصة نقص الجهاز المناعي قيودا موثقة جيدا لنماذج PDX18. يؤدي الطعم الأجنبي للورم البشري في الفئران إلى استبدال السدى البشري بسدى الفأر مع كل مرور لاحق ويتم استبدال السدى البشري بشكل عام بالكامل بعد عدة مقاطع19. ومع ذلك ، فإن الاختلافات في البيئة المكروية للورم لا تؤدي إلى اختلافات كبيرة في المظهر الجزيئي لأورام PDX المزروعة بالجناح مقارنة بورم المريضالأصلي 12 ، مما يشير إلى أن نماذج الجناح لا تزال تمثل نماذج تجريبية جيدة لدراسة ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي. ثانيا ، يؤدي استخدام الحيوانات التي تعاني من نقص المناعة إلى نقص تسلل الخلايا المناعية في الورم واستجابة مناعية عامة من قبل المضيف ، مما يحد من الطريقة الأساسية التي يحاول بها المضيف مكافحة نمو السرطان12. في حين أن الفئران المتوافقة مع البشر المطعمة بالخلايا المناعية البشرية متاحة لدراسة تفاعلات خلايا مناعية معينة مع الورم ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة والخلافات حول مناهج وطرق وتفسير تلك النتائج20.
في حين ثبت أن غالبية PDXs مستقرة وراثيا ، فقد أظهرنا نحن وآخرون أنه في حالات نادرة ، حتى في حالة عدم وجود علاجات أو ضغوط انتقائية خارجية أخرى ، يمكن أن تكون هناك تغييرات في استنساخ الأورام ، مثل استنساخ بسيط12،14،15. قد يؤدي هذا إلى تغييرات جذرية في المظهر الجزيئي ، مما يجعل الورم في النهاية لا يعكس الحيوانات المستنسخة السائدة في ورم المريض12. في حين أن PDXs التي تعرض التعاقب النسيلي يمكن أن يكون لها استخدام في الدراسات قبل السريرية ، فإن العديد من الجينات المخصصة للاستهداف (على سبيل المثال ، Her2) يمكن أن تضيع مع التعاقب النسيلي. لذلك ، يتم تشجيع الفحص المتكرر لنماذج PDX لتحديد ما إذا كانت لا تزال تحافظ على المظهر الجزيئي للاستنساخ المطلوب.
باختصار ، تمثل نماذج PDX نظاما نموذجيا ممتازا لدراسة ليس فقط ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي ولكن أيضا أنواع الأورام الأخرى. وقد أظهر تطوير هذه النماذج أنها تعكس إلى حد كبير المظهر الظاهري والملف الجزيئي وعدم تجانس ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزيالبشري 8،9،10،12. إنها بمثابة نماذج فعالة لدراسة كل من بيولوجيا ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي وتعمل أيضا بشكل جيد كنماذج ما قبل السريرية ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية ، لتحل محل نماذج خط الخلية المستخدمة بشكل مفرط المستخدمة تاريخيا في الدراسات في الجسم الحي لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي. مما لا شك فيه أن الاختلافات بين PDX وورم المريض المتبرع موجودة12,18. معرفة ما هي هذه الاختلافات أمر مهم للتخطيط السليم وتنفيذ الدراسات قبل السريرية. أخيرا ، من خلال الاختيار بين العديد من طرق التلقيح ، فإن نماذج PDX متعددة الاستخدامات في استخدامها مما يسمح بدراسة جوانب متعددة من المرض. لا شك أن نماذج PDXs ستلعب دورا مهما في تعزيز فهمنا لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي وتطوير علاجات جديدة.

زاد حدوث ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي (CNS) خلال السنوات الأخيرة1،2،3. كانت العلاجات التقليدية لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي ، مثل استئصال الورم ، والعلاج الإشعاعي للدماغ بالكامل ، والجراحة الإشعاعية التجسيمية ، ملطفة إلى حد كبير ونادرا ما تكون علاجية ، ويمكن أن تؤدي إلى آثار جانبية منهكة ، مثل التدهور المعرفي1. في الآونة الأخيرة ، يتم تطوير العديد من العلاجات المستهدفة والمناعية الجديدة لعلاج ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي والتي تبشر بالخير في كونها علاجات أكثر فعالية ، مع وجود آثار جانبية أقل4.
غالبا ما تتطلب ترجمة النتائج قبل السريرية إلى نقاط نهاية سريرية ذات مغزى استراتيجيات نمذجة فعالة وتنبؤية. تاريخيا ، كانت نماذج الطعم الأجنبي لخط الخلية هي المعيار للبحوث قبل السريرية في أبحاث ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك ، فإن نماذج خط الخلايا هذه لا تعكس سلوك الورم الحقيقي للورم المضيف أو تمثل عدم التجانس النسيجي أو الجزيئي للمرض. علاوة على ذلك ، فإن نماذج خط الخلايا قادرة على التكيف مع ظروف النمو في المختبر ، وبالتالي تفقد الخصائص الأصلية للورم المضيف. تستخدم الطعوم الخارجية المشتقة من المريض (PDXs) ، والتي تدمج ورم المريض في فأر يعاني من نقص المناعة أو إنساني ، بشكل متزايد في أبحاث السرطان الانتقالية. أظهر الباحثون أن نماذج PDX يمكنها عادة تلخيص نمو الورم بأمانة ، والخصائص النسيجية ، والحفاظ على عدم تجانس الورم ، والإمكانات النقيلية ، والسمات الوراثية الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نماذج PDX هي تنبؤ حيث ترتبط فترة كمون الورم PDX ببقاء المريض بشكل عام ، كما ثبت أنها تتنبأ بدقة بالاستجابة العلاجية في تجارب المرضى 5,6.
كان هناك ظهور لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي PDXs. في الغالب ، تم تطويرها تمثل الأورام الناشئة من أصل واحد ، مثل سرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة (NSCLC) 7 وسرطان الثدي 8,9 وسرطان الجلد 10,11. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير وتوصيف مجموعة كبيرة ومتنوعة من نماذج PDX ، تمثل ثمانية أنواع فرعية نسيجية مختلفة12. لقد ثبت أن نماذج PDX لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي تشبه إلى حد كبير ورم المريض الأصلي ، من الناحية النسيجية والجزيئية ، وقد أظهرت أيضا اختلافات وأوجه تشابه نسيجية فريدة10,12. علاوة على ذلك ، في حين أن معظم نماذج PDX النقائل في الجهاز العصبي المركزي تحافظ على عدم التجانس النسيلي للأورام البشرية ، فقد أظهر بعضها أدلة على التعاقب النسيلي12 ، مما يجعلها مثالية أيضا لدراسة مقاومة العلاجات من خلال مراقبة التغيرات النسيلية بعد العلاج.
تحدد البروتوكولات الموصوفة هنا طرق إنشاء PDX وطرق التلقيح المختلفة المستخدمة في الدراسات قبل السريرية لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي (الشكل 1). تختلف طرق الزرع هذه في قدرتها على تقليد النمو والانبثاث. هنا ، يسلط البروتوكول الضوء على التطبيقات لكل طريق من طرق الزرع ويوضح كيف يمكن استخدامها لدراسة ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>25G needle</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BD305122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 &#181;m Cell strainer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21008-952</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% ethanol wipes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470106-486</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone wax</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>W31G-RL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CIEA NOG mouse</td>
			<td>Taconic</td>
			<td>NOG-F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>11965092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethiqa XR (buprenorphine SR)</td>
			<td>MWI</td>
			<td>072117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>16000044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gentleMACS C Tube</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-093-237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gentleMACS Octo Dissociator</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-095-937</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton syringe</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>20919</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel growth factor reduced (GFR)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic ointment</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>PH-PURALUBE-VET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS/DPBS</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>14040133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone iodine swabs</td>
			<td>VWR</td>
			<td>15648-906</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic frame</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>51730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical drill</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>58610</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical glue</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>VG3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical sutures</td>
			<td>MedVet</td>
			<td>MMV-661-V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53548-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tumor dissociation kit</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-095-929</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the establishment and utilization of patient derived xenograft models of central nervous system metastasis

تم إعاقة تطوير علاجات جديدة لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي (CNS) بسبب عدم وجود نماذج ما قبل السريرية التي تمثل المرض بدقة. لقد ثبت أن نماذج xenograft المشتقة من المريض (PDX) من ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي تمثل بشكل أفضل الخصائص المظهرية والجزيئية للمرض البشري ، فضلا عن أنها تعكس بشكل أفضل عدم التجانس والديناميكيات النسيلية لأورام المرضى البشرية مقارنة بنماذج خط الخلايا التاريخية. هناك العديد من المواقع التي يمكن استخدامها لزرع الأنسجة المشتقة من المريض عند إعداد التجارب قبل السريرية ، ولكل منها مزاياها وعيوبها ، ولكل منها مناسب لدراسة الجوانب المختلفة للسلسلة النقيلية. هنا ، يصف البروتوكول كيفية إنشاء نماذج PDX وتقديم ثلاثة طرق مختلفة لاستخدام نماذج PDX ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي في الدراسات قبل السريرية ، ومناقشة كل من تطبيقاتها وقيودها. وتشمل هذه زرع الجناح ، وحقن تقويم العظام في الدماغ ، والحقن داخل القلب. زرع الجناح تحت الجلد هو الأسهل في المراقبة ، وبالتالي ، الأكثر ملاءمة للدراسات قبل السريرية. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظت نقائل إلى الدماغ والأنسجة الأخرى من زرع الجناح ، مما يشير إلى أن الورم قد خضع لخطوات متعددة من ورم خبيث ، بما في ذلك داخل الأوعية ، والتسرب ، والاستعمار. يعد الحقن التقويمي في الدماغ هو الخيار الأفضل لتلخيص البيئة المكروية لورم الدماغ وهو مفيد لتحديد فعالية البيولوجيا لعبور الحاجز الدموي الدماغي (BBB) ولكنه يتجاوز معظم خطوات الشلال النقيلي. يسهل الحقن داخل القلب ورم خبيث في الدماغ وهو مفيد أيضا لدراسة انتحاء الأعضاء. في حين أن هذه الطريقة تتخلى عن الخطوات السابقة للسلسلة النقيلية ، إلا أنه لا يزال يتعين على هذه الخلايا البقاء على قيد الحياة أثناء الدورة الدموية والتسرب والاستعمار. وبالتالي ، تتأثر فائدة نموذج PDX بمسار تلقيح الورم واختيار أي نموذج يجب استخدامه يجب أن تمليه المسألة العلمية والأهداف العامة للتجربة.

تعد أورام PDX التي تنتشر على الأجنحة هي الأسهل في الزرع والمراقبة والاستئصال ، ويوصى بها عموما للإنشاء الأولي لأورام PDX وانتشارها (الشكل 1). عند إنشاء أو نشر أورام PDX ، من الحكمة زرع أورام في متعددة ، حيث قد يختلف معدل أخذ الورم ولن تأخذ كل قطعة من الورم الفئران دائما. تم تطوير طرق لإنشاء ونشر ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي PDXs مباشرة في الدماغ13. ومع ذلك ، لا تزال هذه الطرق أكثر صعوبة مع انخفاض معدلات التناول والأورام أكثر صعوبة في الانتشار والمراقبة من زرع الجناح.
إذا لم تكن أورام المريض متاحة بسهولة ، فيمكن أيضا الحصول على أورام PDX النقيلي في الجهاز العصبي المركزي من مجموعة متنوعة من المصادر ، بما في ذلك مستودعات المختبرات الأكاديمية أو الشركات التجارية. بعد الحصول على الأورام ، ستكون الأولوية الأولى هي نشر أكبر قدر ممكن من المواد وحفظها بالتبريد ، مما يضمن الحفاظ على عدد كبير من أورام المرور المنخفض. وهذا يضمن توفر مواد كافية لعدد غير محدد من الدراسات اللاحقة مع نماذج PDX. مثل الكثير من خطوط الخلايا الخالدة ، يجب حفظ أورام PDX بالتبريد واستخدامها بأعداد مرور منخفضة ، حيث يؤدي الانجراف الجيني إلى تغييرات في النمط الظاهري والنمط الجيني ل PDXs بمرور الوقت12،14،15. بغض النظر عن مصدر أورام PDX ، من المهم إجراء فحص متكرر لمستعمرات PDX والفئران لكل من مسببات الأمراض البشرية والفئران ، مثل فيروس نقص المناعة البشرية والتهاب الكبد للبشر و Corynebacterium bovis للفئران. سيؤدي ذلك إلى الحد من انتشار مسببات الأمراض غير المرغوب فيها من PDX إلى كل من الفرد الذي يتعامل معها والفئران الأخرى في الدراسة وبيت الحيوان.
يمكن استخدام طرق الزرع الموصوفة هنا لدراسة بيولوجيا الورم ، وتقييم جوانب متعددة من الشلال النقيلي ، وللدراسات قبل السريرية. الميزة الرئيسية لزراعة الجناح هي سهولة مراقبة الورم بمرور الوقت ، حيث تكون الأورام مرئية ، ويمكن قياس نموها بسهولة باستخدام الفرجار. يمكن أن تكون هذه الطريقة مكانا جيدا للبدء في تحديد جدوى هدف الدواء. يفضل الزرع داخل الجمجمة إذا كان وجود البيئة المكروية للدماغ مهما ويمكن أن يغير النمو أو المظهر الجزيئي للورم. بالإضافة إلى ذلك ، يضع الزرع داخل الجمجمة الورم خلف حاجز الدم في الدماغ (BBB) ، مما يجعله ضروريا للدراسات قبل السريرية التي تدرس فعالية الأدوية المطلوبة لاجتياز BBB. ومع ذلك ، من الصعب مراقبة نمو أورام PDX ويتطلب التصوير الإشعاعي أو التصوير الحيوي إذا تم تصنيف الخلايا. تتطلب معرفة متى تبدأ العلاج الدوائي قبل السريري إما بيانات التصوير لمراقبة النمو أو معرفة متوسط بقاء الفئران التي تحمل ورم PDX معين. علاوة على ذلك ، يتجاوز الزرع داخل الجمجمة جميع الخطوات الأساسية للسلسلة النقيلي ، مما يجعله مناسبا فقط لدراسة فعالية الدواء والبيئة المكروية للورم داخل الدماغ. على الرغم من الاختلافات في البيئة المكروية للورم ، فإن مورفولوجيا أورام PDX متشابهة بغض النظر عن موقع الزرع كما يمكن رؤيته في ورم PDX هذا (CM04) المشتق من ورم خبيث في الدماغ نشأ من ورم أولي صغير الخلايا في سرطان الرئة (الشكل 2). يمكن ملاحظة مورفولوجيا سرطان الرئة ذو الخلايا الصغيرة للخلايا السرطانية ذات النوى الصغيرة والسيتوبلازم الضئيل في ورم الجناح والورم داخل الجمجمة وورم خبيث في البطن ناتج عن الحقن داخل القلب. علاوة على ذلك ، لوحظ سابقا ورم خبيث عفوي من الأورام المزروعة في الجناح12 ، مما يشير إلى أن العمليات النقيلية مثل intravasation ، و extravasing ، والاستعمار يمكن تلخيصها ودراستها في أورام الجناح التي لن تكون ممكنة مع أورام تقويم العظام في الدماغ. بشكل عام ، لوحظ أن زرع الجناح هو طريقة مناسبة لدراسة بيولوجيا ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي وإجراء الدراسات قبل السريرية.
غالبا ما يستخدم الحقن داخل القلب لدراسة انتحاء الأعضاء والإمكانات النقيلية للأورام. يجب أن تخضع الخلايا السرطانية المحقونة لعدة خطوات من السلسلة النقيلية ، بما في ذلك بقاء الدورة الدموية ، والإسراف ، واستعمار الموقع النقيلي. مثل الكثير من الحقن التقويمي في الدماغ ، قد يكون من الصعب تتبع تقدم ورم خبيث الورم دون التصوير الإشعاعي أو وضع العلامات على الخلايا. ومع ذلك ، كما هو الحال مع زرع تقويم العظام ، يؤدي التلقيح الناجح إلى تدهور حالة الحيوانات بمرور الوقت مع انتشار الورم. يوضح الشكل 3 أ ورم خبيث في الدماغ بعد الحقن داخل القلب في نموذج PDX لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي ، M2 ، والذي نشأ من سرطان الجلد. أدى الحقن داخل القلب لورم PDX (CM04) إلى ورم خبيث في تجويف البطن والكبد (الشكل 3B). الأعضاء الأخرى التي تم تقييمها ، مثل الرئة والكلى والمبيضين لم يكن لها نقائل مرئية.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62264/62264fig01.jpg"> الشكل 1: مخطط انسيابي يوضح سير العمل العام لإنشاء ونشر واستخدام PDX للدراسات قبل السريرية. لكل طريقة تلقيح ، يتم سرد خطوات الشلال النقيلي المعني أسفل كل طريقة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62264/62264fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62264/62264fig02.jpg"> الشكل 2: أنسجة أورام PDX باتباع طرق التلقيح المختلفة. تلطيخ الهيماتوكسيلين ويوزين (H&E) لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي PDX نشأ من سرطان الرئة ذو الخلايا الصغيرة (CM04) المزروع في الفئران التي تعاني من نقص المناعة بالطرق الثلاث لها سمات مرضية ومورفولوجية مماثلة للورم لسرطانات الرئة ذات الخلايا الصغيرة ، مع نوى صغيرة وسيتوبلازم ضئيل. تظهر لوحة الحقن داخل القلب ورم خبيث في البطن. تتضح أعشاش الخلايا الصغيرة الحجم ونسبة النواة إلى السيتوبلازم العالية في جميع الصور الثلاث. تم التقاط الصور على ماسح ضوئي للشرائح وتكبيرها إلى 10x. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62264/62264fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62264/62264fig03.jpg"> الشكل 3: النقائل التي لوحظت بعد الحقن داخل القلب. تلطيخ H&E للأنسجة ذات ورم خبيث مرئي أثناء التقييم عن طريق التشريح بعد الحقن داخل القلب ل (A) M2 و (B) CM04. تم التقاط الصور (A) على ماسح ضوئي للشرائح وتكبيرها إلى 1x (يسار) أو 20x (يمين) أو (B) على مجهر عادي عند تكبير 10x. تم تعديل هذا الرقم من منشورنا السابق12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62264/62264fig03large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Establishment and Utilization of Patient Derived Xenograft Models of Central Nervous System Metastasis at JoVE.com

The Establishment and Utilization of Patient Derived Xenograft Models of Central Nervous System Metastasis

نقائل الجهاز العصبي المركزي تمثل نماذج PDX الخصائص الظاهرية والجزيئية للورم الخبيث البشري ، مما يجعلها نماذج ممتازة للدراسات قبل السريرية. الموصوف هنا هو كيفية إنشاء نماذج PDX وطرق التلقيح التي يتم استخدامها بشكل أفضل للدراسات قبل السريرية.

إنشاء واستخدام نماذج الطعم الخارجي المشتقة من المريض لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي

The development of novel therapies for central nervous system (CNS) metastasis has been hindered by the lack of preclinical models that accurately ...

تم إعاقة تطوير علاجات جديدة لورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي بسبب عدم وجود نماذج جيدة قبل السريرية. تلخص نماذج xenograft المشتقة من المريض ورم خبيث في الجهاز العصبي المركزي بشكل أفضل من نماذج خط الخلية المستخدمة تاريخيا. من خلال استخدام طرق مختلفة لتلقيح الورم ، يمكنك دراسة جوانب مختلفة من الشلال النقيلي.كل مسار له مزايا يمكن الاستفادة منها لدراستك. سيوضح الإجراء بن يي تيو ، زميل ما بعد الدكتوراه من مختبري. لزرع الخاصرة تحت الجلد لأورام PDX المحفوظة بالتبريد، قم بإذابة أنسجة الورم المحفوظة بالتبريد بسرعة في حمام مائي بدرجة حرارة 37 درجة مئوية.ثم اشطفه في خمسة ملليلتر من DPBS في طبق زراعة الأنسجة. بعد ذلك ، بعد التأكد من التخدير في أنثى فأر NOG البالغ من العمر ثلاثة إلى ثمانية أسابيع ، قم بعمل شق من 0.5 إلى سنتيمتر واحد على الجهة اليسرى أو اليمنى وأدخل قطعة واحدة 2 × 2 × 2 ملم من أنسجة الورم بعمق في الجيب. بعد إغلاق الشق ، اسمح للفأر بالتعافي من التخدير مع المراقبة حتى يصبح متنقلا.بمجرد أن يبدأ الورم في النمو ، قم بقياس الورم ثلاث مرات في الأسبوع باستخدام الفرجار. في نقطة النهاية التجريبية المناسبة ، حدد النقائل من خلال التشريح وتأكد من وجود أورام داخل العضو المستهدف من خلال التحليل النسيجي. ضع ورم PDX المقطوع في DMEM على الجليد.اغسل الورم في خمسة ملليلتر من DPBS في طبق زراعة الأنسجة وإزالة المناطق الميتة إن وجدت. قطع الورم إلى قطع صغيرة بطول 2 إلى 4 ملليمترات ونقل القطع إلى أنبوب يحتوي على محلول التفكك. باستخدام البرنامج المناسب على جهاز Dissociator ، قم بفصل الأنسجة ميكانيكيا وتصفية تعليق الخلية الناتج من خلال مصفاة خلية 70 ميكرومتر.استخدم 20 ملليلترا من DMEM لغسل أي خلايا متبقية من المصفاة وأجهزة الطرد المركزي تعليق الخلية المنفصل. بعد ذلك ، أعد تعليق الخلايا و DPBS للعد واضبط الخلايا على تركيز من خمسة إلى 10 مرات 10 إلى الخلايا الرابعة لكل ميكرولتر إلى اثنين من DPBS. لتحضير المنطقة الجراحية ، احلق الفراء على رأس الفأر لكشف فروة الرأس.بعد ذلك ، ضع الماوس في إطار مجسم ، وقم بتأمين رأس الماوس بإحكام باستخدام قضبان الأذن. تأكد أيضا من تطبيق مسكن مناسب. تطهير فروة الرأس مع ثلاثة الدعك بالتناوب من البوفيدون اليود و 70 ٪ من الإيثانول.قم بعمل شق طولي من خمسة إلى سبعة ملليمترات لكشف الجمجمة وسحب فروة الرأس. اكشط السمحاق بالملقط لتحديد موقع البريجما. ضع إبرة الإطار التجسيمي أعلى bregma وأعد تعيين الإحداثيات إلى الصفر.حرك الذراع بمقدار ملليمتر واحد للخلف ومليمتر واحد جانبي إلى يمين خط الوسط ، وقم بتمييز هذا الموقع بعلامة دائمة. بعد ذلك ، قم بحفر ثقب صغير في الجمجمة في الموقع المحدد ، مع الحرص على عدم الحفر في الدماغ. تحميل إلى خمسة ميكرولتر 26 قياس حقنة هاملتون مع واحد إلى اثنين ميكرولتر من الخلايا وإرفاق حقنة إلى الذراع المجسمة.أدخل الإبرة ببطء مليمترين في الدماغ وابدأ في حقن الخلايا بالمعدل المطلوب. عندما يتم تسليم جميع الخلايا ، اسحب الإبرة ببطء ، واملأ فتحة النتوء بشمع العظام ، وأغلق الشق. ضع الماوس مرة أخرى في قفصه مع المراقبة حتى الشفاء من التخدير.بعد القتل الرحيم للحيوان في نقطة النهاية التجريبية المناسبة ، تأكد من وجود أورام في الدماغ من خلال التحليل النسيجي. لزرع أورام PDX عن طريق الحقن داخل القلب ، قم بإعداد الخلايا السرطانية كما هو موضح ووضع الفأر المتلقي المخدر في وضع الاستلقاء. حلق الفراء على صدر الحيوان وتطهير الجلد المكشوف مع البوفيدون اليود و 70 ٪ من الإيثانول.ارسم 0.5 إلى 10 مرات 10 إلى الخلايا السرطانية الخامسة وما يصل إلى 100 ميكرولتر من DPBS في حقنة مجهزة بإبرة قياس 28. حدد موقع الحقن على يسار القص قليلا في منتصف المسافة بين الشق القصي وعملية الخنجري. ثم أدخل الإبرة عموديا في الماوس في موقع الحقن.بمجرد ملاحظة التدفق العكسي ، مما يشير إلى دخول ناجح للإبرة إلى البطين الأيسر ، قم بتوزيع تعليق الورم ببطء في البطين الأيسر دون تحريك الإبرة. عندما يتم تسليم جميع الخلايا ، اسحب الإبرة ببطء وعموديا وضع قطعة من الشاش المعقم على موقع الحقن لمدة دقيقة واحدة تقريبا حتى يتوقف النزيف. اسمح للماوس بالتعافي على وسادة ساخنة مع المراقبة حتى يصبح متنقلا.في نقطة النهاية التجريبية المناسبة ، حدد النقائل من خلال التشريح وتأكد من وجود أورام داخل العضو المستهدف من خلال التحليل النسيجي. على الرغم من الاختلافات في البيئة المكروية للورم ، تظهر أورام PDX مورفولوجيا مماثلة تحتوي على خلايا ذات نوى صغيرة وسيتوبلازم ضئيل ، بغض النظر عن موقع الزرع. في هذا التحليل ، أدى الحقن داخل القلب لخلايا سرطان الجلد البشري إلى نقائل الخلايا السرطانية إلى دماغ الفأر ، في حين أن الحقن داخل القلب للخلايا السرطانية البشرية الصغيرة الخلايا السرطانية أدى إلى ورم خبيث في تجويف البطن والكبد الفأر.تمكن هذه البروتوكولات من إعداد دراسات ما قبل السريرية لاختبار العلاجات الجديدة ومجموعات العلاج ، ويمكن أن تساعد في دراسة العمليات البيولوجية وورم خبيث للورم.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Development and Maintenance of a Preclinical Patient Derived Tumor Xenograft Model for the Investigation of Novel Anti-Cancer Therapies

تطوير وصيانة للورم المريض قبل السريرية المستمدة طعم أجنبي نموذج للتحقيق في رواية مكافحة السرطان العلاج

Patient derived tumor xenograft (PDTX) models provide a necessary platform in facilitating anti-cancer drug development prior to human trials. Human tumor ...

Labeling of Breast Cancer Patient-derived Xenografts with Traceable Reporters for Tumor Growth and Metastasis Studies

وضع العلامات لسرطان الثدي Xenografts المستمدة من المريض مع يمكن عزوها مراسلون لنمو الأورام والدراسات الانبثاث

The use of preclinical models to study tumor biology and response to treatment is central to cancer research. Long-established human cell lines, and many ...

Intracarotid Cancer Cell Injection to Produce Mouse Models of Brain Metastasis

Intracarotid حقن الخلية السرطانية لإنتاج نماذج الماوس من الدماغ الانبثاث

Metastasis, the spread and growth of malignant cells at secondary sites within a patient&#39;s body, accounts for &#62; 90% of cancer-related mortality. ...

Establishment of a Primary Culture of Patient-derived Soft Tissue Sarcoma

إنشاء ثقافة الأولية المستمدة من المريض الأنسجة اللينة كابوزي

Soft tissue sarcomas (STS) represent a spectrum of heterogeneous malignancies with a difficult diagnosis, classification, and management. To date, more ...

Utilization of Ultrasound Guided Tissue-directed Cellular Implantation for the Establishment of Biologically Relevant Metastatic Tumor Xenografts

استخدام الموجات فوق الصوتية تسترشد الأنسجة الموجهة غرس الخلوية لإنشاء تكثيفها الورم المنتشر بيولوجيا ذات الصلة

Preclinical testing of anticancer therapies relies on relevant xenograft models that mimic the innate tendencies of cancer. Advantages of standard ...

Patient-derived Orthotopic Xenograft Models for Human Urothelial Cell Carcinoma and Colorectal Cancer Tumor Growth and Spontaneous Metastasis

نماذج Xenograft المتوارثية المستمدة من المريض لسرطان الخلايا البولية البشرية ونمو ورم سرطان القولون والمستقيم وورم الانبثاث العفوي

Cancer patients have poor prognoses when lymph node (LN) involvement is present in both high-grade urothelial cell carcinoma (HG-UCC) of the bladder and ...

Patient-derived Heterogeneous Xenograft Model of Pancreatic Cancer Using Zebrafish Larvae as Hosts for Comparative Drug Assessment

نموذج Xenograft غير متجانس ة من سرطان البنكرياس المستمدة من المريض باستخدام يرقات سمك الحمار الوحشي كمضيفين للتقييم المقارن للأدوية

Patient-derived tumor xenograft (PDX) and cell-derived tumor xenograft (CDX) are important techniques for preclinical assessment, medication guidance and ...

A Melanoma Patient-Derived Xenograft Model

نموذج Xenograft مشتق من سرطان الجلد

Accumulating evidence suggests that molecular and biological properties differ in melanoma cells grown in traditional two-dimensional tissue culture ...

Establishment of Gastric Cancer Patient-derived Xenograft Models and Primary Cell Lines

إنشاء نماذج Xenograft المستمدة من سرطان المعدة وخطوط الخلايا الأولية

The use of preclinical models to advance our understanding of tumor biology and investigate the efficacy of therapeutic agents is key to cancer research. ...