Name: establishment and characterization of patient-derived xenograft models of anaplastic thyroid carcinoma and head and neck squamous cell carcinoma
Uploaded: 2023-06-02T14:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Establishment and Characterization of Patient-Derived Xenograft Models of Anaplastic Thyroid Carcinoma and Head and Neck Squamous Cell Carcinoma at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Sichuan-provinsens videnskabs- og teknologistøtteprogram (bevilling nr. 2019JDRC0019 og 2021ZYD0097), 1.3.5-projektet for ekspertisediscipliner, West China Hospital, Sichuan University (bevilling nr. ZYJC18026), 1.3.5-projektet for discipliner af ekspertise-klinisk forskningsinkubationsprojekt, West China Hospital, Sichuan University (bevilling nr. 2020HXFH023), grundforskningsfondene for de centrale universiteter (SCU2022D025), det internationale samarbejdsprojekt fra Chengdu Science and Technology Bureau (tilskud nr. 2022-GH02-00023-HZ), Innovation Spark-projektet fra Sichuan University (tilskud nr. 2019SCUH0015) og talentuddannelsesfonden for medicinsk ingeniørintegration af West China Hospital - University of Electronic Science and Technology (tilskud nr. HXDZ22012).

Alle dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care retningslinjer og protokoller godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee of West China Hospital, Sichuan University. NOD-SCID immundefekte mus i alderen 4-6 uger gamle (af begge køn) og kvindelige Balb / c nøgne mus i alderen 4-6 uger gamle blev brugt til denne undersøgelse. Dyrene blev hentet fra en kommerciel kilde (se materialetabel). Den etiske komité på West C...

Denne undersøgelse har med succes etableret de subkutane PDX-modeller af ATC og HNSCC. Der er mange aspekter at være opmærksom på under processen med PDX-modelkonstruktion. Når tumorvævet adskilles fra patienten, skal det sættes i isboksen og sendes til laboratoriet til podning så hurtigt som muligt. Når tumoren ankommer til laboratoriet, skal operatøren være opmærksom på at opretholde et sterilt felt og øve aseptiske procedurer. For nålebiopsiprøver, fordi tumorvævet er særligt lille, ville podning eft...

PDX-modellen er en dyremodel, hvor humant tumorvæv transplanteres til immundefekte mus og vokser i det miljø, som museneleverer 1. Traditionelle tumorcellelinjemodeller lider af flere ulemper, såsom manglen på heterogenitet, manglende evne til at bevare tumormikromiljøet, sårbarheden over for genetiske variationer under gentagne in vitro-passager og den dårlige kliniske anvendelse 2,3. De største ulemper ved genetisk manipulerede dyremodeller er det potentielle tab af genomiske træk ved humane tumorer, indførelsen af nye ukendte mutationer og vanskeligheden ved at identificere graden af homologi mellem musetumorer og humane tumorer4. Derudover er udarbejdelsen af gensplejsede dyremodeller dyr, tidskrævende og relativt ineffektiv4.
PDX-modellen har mange fordele i forhold til andre tumormodeller med hensyn til at afspejle tumorheterogenitet. Fra histopatologiens perspektiv, selvom musens modstykke erstatter den menneskelige stroma over tid, bevarer PDX-modellen den morfologiske struktur af den primære tumorbrønd. Derudover bevarer PDX-modellen den primære tumors metabolomiske identitet i mindst fire generationer og afspejler bedre det komplekse indbyrdes forhold mellem tumorceller og deres mikromiljø, hvilket gør den unik til simulering af vækst, metastase, angiogenese og immunosuppression af humant tumorvæv 5,6,7. På cellulært og molekylært niveau afspejler PDX-modellen nøjagtigt inter- og intratumorheterogeniteten af humane tumorer såvel som de fænotypiske og molekylære egenskaber ved oprindelig kræft, herunder genekspressionsmønstre, mutationsstatus, kopinummer og DNA-methylering og proteomics 8,9. PDX-modeller med forskellige passager har samme følsomhed over for lægemiddelterapi, hvilket indikerer, at genekspressionen af PDX-modeller er meget stabil10,11. Undersøgelser har vist en fremragende sammenhæng mellem PDX-modellens respons på et lægemiddel og patienternes kliniske respons på det pågældende lægemiddel12,13. Derfor har PDX-modellen vist sig som en stærk præklinisk og translationel forskningsmodel, især til lægemiddelscreening og klinisk prognoseforudsigelse.
Kræft i skjoldbruskkirtlen er en almindelig ondartet tumor i det endokrine system og er en menneskelig malignitet, der har vist en hurtig stigning i forekomsten i de senere år14. Anaplastisk thyreoideakarcinom (ATC) er den mest ondartede kræft i skjoldbruskkirtlen med en median patientoverlevelse på kun 4,8 måneder15. Selvom kun et mindretal af patienter med kræft i skjoldbruskkirtlen diagnosticeres med ATC hvert år i Kina, er dødeligheden tæt på 100% 16,17,18. ATC vokser normalt hurtigt og invaderer det tilstødende væv i nakken såvel som de cervikale lymfeknuder, og omkring halvdelen af patienterne har fjerne metastaser19,20. Hoved og hals pladecellekarcinom (HNSCC) er den sjette mest almindelige kræft i verden og en af de førende årsager til kræftdødsfald, med anslået 600.000 mennesker, der lider af HNSCC hvert år21,22,23. HNSCC omfatter et stort antal tumorer, herunder dem i næse, bihuler, mund, mandler, svælg og strubehoved24. ATC og HNSCC er to af de vigtigste hoved- og halsmaligniteter. For at lette udviklingen af nye terapeutiske midler og personlige behandlinger er det nødvendigt at udvikle robuste og avancerede prækliniske dyremodeller såsom PDX-modeller af ATC og HNSCC.
Denne artikel introducerer detaljerede metoder til etablering af den subkutane PDX-model af ATC og HNSCC, analyserer nøglefaktorerne, der påvirker tumorens optagelseshastighed i modelkonstruktion, og sammenligner de histopatologiske egenskaber mellem PDX-modellen og den primære tumor. I mellemtiden blev in vivo farmakodynamiske tests udført ved hjælp af de vellykkede konstruerede PDX-modeller for at validere deres kliniske relevans.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2.4 mm x 2.0 mm trocar</td>
			<td>Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd</td>
			<td>18-9065</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Balb/c nude mice</td>
			<td>Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.</td>
			<td>401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biosafety cabinet</td>
			<td>Suzhou Antai</td>
			<td>BSC-1300IIA2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blade</td>
			<td>Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd</td>
			<td>18-0823</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube&#160;</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430791/430829</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryopreservation tube</td>
			<td>Chengdu Dianrui Experimental Instrument Co., Ltd</td>
			<td>/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custodiol HTK-Solution</td>
			<td>Custodiol</td>
			<td>2103417</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide(DMSO)</td>
			<td>SIGMA-ALORICH</td>
			<td>D5879-500mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic balance</td>
			<td>METTLER</td>
			<td>ME104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic digital caliper</td>
			<td>Chengdu Chengliang Tool Group Co., Ltd</td>
			<td>0-220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fetal bovine serum(FBS)</td>
			<td>VivaCell</td>
			<td>C04001-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IBM SPSS Statistics 26</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Jiangsu Zhongmu Beikang Pharmaceutical Co., Ltd&#160;</td>
			<td>100761663</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lenvatinib</td>
			<td>ApexBio</td>
			<td>A2174</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOD SCID immunodeficient mice</td>
			<td>Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.</td>
			<td>406</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen-Strep Solution</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>03-03101BCS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>WHB</td>
			<td>WHB-60/WHB-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline&#160;</td>
			<td>Sichuan Kelun</td>
			<td>W220051705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissor</td>
			<td>Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd</td>
			<td>18-0110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezer</td>
			<td>Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd</td>
			<td>18-1241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vet ointment</td>
			<td>Pfizer Inc.</td>
			<td>P10015353</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Dunhua Shengda Animal Medicine Co., Ltd</td>
			<td>070031777</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

establishment and characterization of patient-derived xenograft models of anaplastic thyroid carcinoma and head and neck squamous cell carcinoma

Patientafledte xenograft (PDX) modeller bevarer trofast de histologiske og genetiske egenskaber ved den primære tumor og opretholder dens heterogenitet. Farmakodynamiske resultater baseret på PDX-modeller er stærkt korreleret med klinisk praksis. Anaplastisk skjoldbruskkirtelkarcinom (ATC) er den mest ondartede undertype af kræft i skjoldbruskkirtlen med stærk invasivitet, dårlig prognose og begrænset behandling. Selvom forekomsten af ATC kun tegner sig for 2% -5% af kræft i skjoldbruskkirtlen, er dødeligheden så høj som 15% -50%. Hoved og hals pladecellekarcinom (HNSCC) er en af de mest almindelige hoved- og halsmaligniteter med over 600.000 nye tilfælde over hele verden hvert år. Heri præsenteres detaljerede protokoller for at etablere PDX-modeller af ATC og HNSCC. I dette arbejde blev nøglefaktorerne, der påvirker succesraten for modelkonstruktion, analyseret, og de histopatologiske træk blev sammenlignet mellem PDX-modellen og den primære tumor. Desuden blev modellens kliniske relevans valideret ved at evaluere in vivo terapeutisk effekt af repræsentative klinisk anvendte lægemidler i de succesfuldt konstruerede PDX-modeller.

I alt 18 skjoldbruskkirtelkræftprøver blev transplanteret, og fem PDX-modeller af kræft i skjoldbruskkirtlen blev konstrueret med succes (27,8% tumoroptagelseshastighed), herunder fire tilfælde af udifferentieret skjoldbruskkirtelkræft og et tilfælde af anaplastisk skjoldbruskkirtelkræft. Sammenhængen mellem succesraten for modelkonstruktion og alder, køn, tumordiameter, tumorkvalitet og differentiering blev analyseret. Selvom modellens succesrate for grad 4 tumorprøver var højere end for prøver med lavere kv...

Watch this Scientific Journal Video about Establishment and Characterization of Patient-Derived Xenograft Models of Anaplastic Thyroid Carcinoma and Head and Neck Squamous Cell Carcinoma at JoVE.com

Establishment and Characterization of Patient-Derived Xenograft Models of Anaplastic Thyroid Carcinoma and Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

Denne protokol etablerer og karakteriserer en patientafledt xenograft (PDX) model af anaplastisk skjoldbruskkirtelkarcinom (ATC) og pladecellekarcinom i hoved og hals (HNSCC), da PDX-modeller hurtigt er ved at blive standarden inden for translationel onkologi.

Etablering og karakterisering af patientafledte xenograftmodeller af anaplastisk thyreoideakarcinom og pladecellekarcinom i hoved og hals

Patient-derived xenograft (PDX) models faithfully preserve the histological and genetic characteristics of the primary tumor and maintain its ...

Denne protokol hjælper med at etablere ATC- og HNSCC PDX-modeller, som bedre afspejler tumorheterogenitet, molekylær mangfoldighed og forudsiger klinikresultater. Teknikken er enkel at betjene, har en høj succesrate og kan også være velegnet til andre PDX-modeller. Denne teknik kan udvides til screening af lægemiddelfølsomhed mod kræft for at guide den personlige behandling af kræftpatient.En person, der aldrig har udført denne teknik, kan støde på nogle vanskeligheder, og det anbefales at være opmærksom på alle detaljer i ordningen. Efter opnåelse af ATC- og HNSCC-tumorprøver i et 50 millimeter centrifugerør indeholdende steril HTK-opløsning, desinficeres de med 75% alkohol. Brug steriliserede oftalmiske tang til at overføre tumorvævet til en seks centimeter petriskål fyldt med saltvand, og skær dem i små stykker ved hjælp af et blad.Overfør derefter stykkerne til en ny seks centimeter petriskål, der indeholder saltvand, og pakk den ind med forseglingsfilm. Placer den indpakkede skål i en iskasse, bær den til det patogenfrie dyrerum med saks, tang og podningsnåle. Efter bedøvelse af musen skal du fjerne håret på højre laterale thorax og desinficere området med 75%alkohol.Brug en saks til at lave et to millimeter snit midt i højre laterale thorax. Med tang skal du tage vævet fra petriskålen og placere det i trokarnålen. Hold musen og stram huden på punkteringsstedet.Indsæt trokaren med tumorstykket i snittet til det subkutane rum, flyt derefter til bagsiden af skulderen og skub trocarkernen. For at reservere det resterende væv ved hjælp af en steril gaze skal du fjerne saltvand fra tumoroverfladen og sikre, at det ikke er for vådt. Sæt fire til seks vævsstykker i et to-milliliter cellekryopræserveringsrør og tilsæt en milliliter kryopræserveringsopløsning i røret.Placer derefter røret i en gradientkøleboks og frys det ved minus 80 grader Celsius natten over. Til sidst overføres det til flydende nitrogen. Til genoplivning af PDX-modeltumorerne skal du bruge Vernier-kalibre til at måle længden og bredden af den subkutane tumor en gang om ugen.Beregn tumorvolumenet og træk tumorvækstkurven. Brug derefter en saks til at skære den euthaniserede musehud, der omgiver tumoren. Fjern tumoren med tang og læg den i en petriskål.Udfør tumortransplantationen indtil den femte generation af mus, som tidligere demonstreret. Vælg tumorvævet i en P5 generation ATC PDX model mus. Skær det i to til fire kubikmillimeter stykker.Pod disse stykker subkutant som tidligere demonstreret, til højre bag på en nøgen, fire til seks ugers kvindelig BALB / c-mus. Når tumoren vokser 50 til 150 kubikmillimeter, opdele musene i tre grupper. Efter administration af lenvatinib, cisplatin og kontrol to gange om ugen måles musens kropsvægt.Mål også tumorvolumenet. Korrelationsanalysen viser, at succesraten for ATC PDX-modelkonstruktion ikke var afhængig af alder, køn, tumordiameter, tumorgrad og differentiering. Tumoroptagelseshastigheden i HNSCC PDX-modelkonstruktionen viste, at graden af differentiering var forbundet med modellens succesrate, mens de andre parametre ikke påvirkede tumoroptagelseshastigheden.Tumorvækstkurverne for hver PDX-model illustrerede, at ATC-prøverne stabilt blev overført til P3-generationen, mens to tilfælde af HNSCC-prøver ikke dannede tumorer efter at have passeret til P1-generationen. P0-generationens tumorvæksthastighed for de fleste PDX-modeller var relativt langsommere end for de senere passager, sandsynligvis på grund af tilpasningen af musemikromiljøet. Histopatologisk undersøgelse viste, at PDX-tumorerne bevarer de morfologiske egenskaber ved de primære tumorer.Behandling med lenvatinib hæmmede signifikant tumorvækst og viste lavere tumorvægt i ATC PDX-modellen sammenlignet med kontrolgruppen. Derudover udviste lenvatinib-behandlede mus ikke mærkbare ændringer i deres samlede vægt. Overdreven cisplatin dosering resulterede i signifikant toksicitet, som det fremgår af vægttab og endda død.Friske tumorer skal vaskes flere gange med normalt saltvand, før de skæres i stykker. Blanding af biopsierede tumorprøver med og inokulering af dem vil sandsynligvis forårsage tumordannelse. Denne model kan bruges til tumorbiologiforskning, lægemiddelscreening, personlig terapi.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

A Model for Perineural Invasion in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

En model for perineurale invasion i hoved og hals pladecellecarcinom

Perineural invasion (PNI) is found in approximately 40% of head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC). Despite multimodal treatment with surgery, ...

Four-color Fluorescence Immunohistochemistry of T-cell Subpopulations in Archival Formalin-fixed, Paraffin-embedded Human Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma Samples

Four-Color Fluorescence Immunohistochemistry af T-Cell Subpopulations i Archival Formalin-Fixed, Paraffin-Embedded Human Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma Samples

The four-color fluorescence immunohistochemistry (IHC) technique is a method to quantify cell populations of interest while taking into account their ...

Therapy Testing in a Spheroid-based 3D Cell Culture Model for Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

Terapi test i en klumpformet-baseret 3D celle kultur Model for hoved og hals planocellulært karcinom

Current treatment options for advanced and recurrent head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) enclose radiation and chemo-radiation approaches with ...

Fabrication of Tongue Extracellular Matrix and Reconstitution of Tongue Squamous Cell Carcinoma In Vitro

Fabrication of Tongue Extracellular Matrix and Reconstitution of Tongue Squamous Cell Carcinoma In Vitro

Fabrikation af tungen ekstracellulære Matrix og rekonstituering af tungen planocellulært karcinom In Vitro

In order to construct an effective and realistic model for tongue squamous cell carcinoma (TSCC) in vitro, the methods were created to produce ...

Intramucosal Inoculation of Squamous Cell Carcinoma Cells in Mice for Tumor Immune Profiling and Treatment Response Assessment

Intramucosal podning af pladecellekræft celler i mus til Tumor immun profilering og behandling svar vurdering

Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a debilitating and deadly disease with a high prevalence of recurrence and treatment failure. To develop ...

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

Patient afledte Ortotopiske xenograft-modeller til humant Urothelialt celle karcinom og kolorektal cancer tumor vækst og spontan metastase

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 ...

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

Etablering af gastrisk Cancer patient afledte xenograft-modeller og primære cellelinjer

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

Isolation and Characterization of Patient-derived Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Organoid Models

Isolering og karakterisering af patient-afledte bugspytkirtel ductal adenokarcinom Organoid modeller

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is amongst the most lethal malignancies. Recently, next-generation organoid culture methods enabling the ...

Multidimensional Coculture System to Model Lung Squamous Carcinoma Progression

Flerdimensionale Coculture System til Model Lung Planocellualt Karcinom Progression

Tumor-stroma interactions play a critical role in the development of lung squamous carcinoma (LUSC). However, understanding how these dynamic interactions ...