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

Dit werk werd ondersteund door het Sichuan Province Science and Technology Support Program (Grant Nos. 2019JDRC0019 en 2021ZYD0097), het 1.3.5-project voor disciplines van uitmuntendheid, West China Hospital, Sichuan University (Grant No. ZYJC18026), het 1.3.5-project voor disciplines van excellentie-Clinical Research Incubation Project, West China Hospital, Sichuan University (Grant No. 2020HXFH023), de Fundamental Research Funds for the Central Universities (SCU2022D025), het International Cooperation Project van Chengdu Science and Technology Bureau (Grant No. 2022-GH02-00023-HZ), het Innovation Spark Project van Sichuan University (Grant No. 2019SCUH0015), en het Talent Training Fund for Medical-engineering Integration of West China Hospital - University of Electronic Science and Technology (Grant No. HXDZ22012).

Alle dierproeven werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen en protocollen van de Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care, goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van het West China Hospital, Sichuan University. NOD-SCID immunodeficiënte muizen van 4-6 weken oud (van beide geslachten) en vrouwelijke Balb/c naakte muizen van 4-6 weken oud werden gebruikt voor deze studie. De dieren werden verkregen uit een commerciële bron (zie tabel met materia...

Deze studie heeft met succes de subcutane PDX-modellen van ATC en HNSCC vastgesteld. Er zijn veel aspecten om op te letten tijdens het proces van PDX-modelbouw. Wanneer het tumorweefsel van de patiënt is gescheiden, moet het in de ijskast worden geplaatst en zo snel mogelijk naar het laboratorium worden gestuurd voor inenting. Nadat de tumor in het laboratorium is aangekomen, moet de operator aandacht besteden aan het onderhouden van een steriel veld en aseptische procedures uitvoeren. Voor naaldbiopsiemonsters, omdat h...

Het PDX-model is een diermodel waarin menselijk tumorweefsel wordt getransplanteerd in immunodeficiënte muizen en groeit in de omgeving die door de muizen wordt geleverd1. Traditionele tumorcellijnmodellen lijden aan verschillende nadelen, zoals het gebrek aan heterogeniteit, het onvermogen om de micro-omgeving van de tumor te behouden, de kwetsbaarheid voor genetische variaties tijdens herhaalde in vitro passages en de slechte klinische toepassing 2,3. De belangrijkste nadelen van genetisch gemanipuleerde diermodellen zijn het potentiële verlies van de genomische kenmerken van menselijke tumoren, de introductie van nieuwe onbekende mutaties en de moeilijkheid om de mate van homologie tussen muistumoren en menselijke tumoren te identificeren4. Bovendien is de voorbereiding van genetisch gemanipuleerde diermodellen duur, tijdrovend en relatief inefficiënt4.
Het PDX-model heeft veel voordelen ten opzichte van andere tumormodellen in termen van het weerspiegelen van tumorheterogeniteit. Vanuit het perspectief van histopathologie, hoewel de tegenhanger van de muis het menselijke stroma in de loop van de tijd vervangt, behoudt het PDX-model de morfologische structuur van de primaire tumor goed. Bovendien behoudt het PDX-model de metabolomische identiteit van de primaire tumor gedurende ten minste vier generaties en weerspiegelt het beter de complexe onderlinge relaties tussen tumorcellen en hun micro-omgeving, waardoor het uniek is in het simuleren van de groei, metastase, angiogenese en immunosuppressie van menselijk tumorweefsel 5,6,7. Op cellulair en moleculair niveau weerspiegelt het PDX-model nauwkeurig de inter- en intratumor heterogeniteit van menselijke tumoren, evenals de fenotypische en moleculaire kenmerken van oorspronkelijke kanker, waaronder genexpressiepatronen, mutatiestatus, kopienummer en DNA-methylatie en proteomics 8,9. PDX-modellen met verschillende passages hebben dezelfde gevoeligheid voor medicamenteuze therapie, wat aangeeft dat de genexpressie van PDX-modellen zeer stabiel is10,11. Studies hebben een uitstekende correlatie aangetoond tussen de respons van het PDX-model op een geneesmiddel en de klinische reacties van patiënten op dat geneesmiddel12,13. Daarom is het PDX-model naar voren gekomen als een krachtig preklinisch en translationeel onderzoeksmodel, met name voor geneesmiddelenscreening en klinische prognosevoorspelling.
Schildklierkanker is een veel voorkomende kwaadaardige tumor van het endocriene systeem en is een menselijke maligniteit die de afgelopen jaren een snelle toename van de incidentie heeft laten zien14. Anaplastisch schildkliercarcinoom (ATC) is de meest kwaadaardige schildklierkanker, met een mediane overleving van de patiënt van slechts 4,8 maanden15. Hoewel slechts een minderheid van de schildklierkankerpatiënten elk jaar in China met ATC wordt gediagnosticeerd, is het sterftecijfer bijna 100% 16,17,18. ATC groeit meestal snel en dringt de aangrenzende weefsels van de nek en de cervicale lymfeklieren binnen, en ongeveer de helft van de patiënten heeft metastasen op afstand 19,20. Hoofd-hals plaveiselcelcarcinoom (HNSCC) is de zesde meest voorkomende kanker ter wereld en een van de belangrijkste oorzaken van sterfgevallen door kanker, met naar schatting 600.000 mensen die lijden aan HNSCC per jaar21,22,23. HNSCC omvat een groot aantal tumoren, waaronder die in de neus, sinussen, mond, amandelen, keelholte en strottenhoofd24. ATC en HNSCC zijn twee van de belangrijkste hoofd-halsmaligniteiten. Om de ontwikkeling van nieuwe therapeutische middelen en gepersonaliseerde behandelingen te vergemakkelijken, is het noodzakelijk om robuuste en geavanceerde preklinische diermodellen te ontwikkelen, zoals PDX-modellen van ATC en HNSCC.
Dit artikel introduceert gedetailleerde methoden voor het vaststellen van het subcutane PDX-model van ATC en HNSCC, analyseert de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de tumoropnamesnelheid in modelconstructie en vergelijkt de histopathologische kenmerken tussen het PDX-model en de primaire tumor. Ondertussen werden in dit werk in vivo farmacodynamische tests uitgevoerd met behulp van de met succes geconstrueerde PDX-modellen om hun klinische relevantie te valideren.

<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

Patiënt-afgeleide xenograft (PDX) modellen behouden getrouw de histologische en genetische kenmerken van de primaire tumor en behouden de heterogeniteit ervan. Farmacodynamische resultaten op basis van PDX-modellen zijn sterk gecorreleerd met de klinische praktijk. Anaplastisch schildkliercarcinoom (ATC) is het meest kwaadaardige subtype van schildklierkanker, met sterke invasiviteit, slechte prognose en beperkte behandeling. Hoewel de incidentie van ATC slechts 2% -5% van de schildklierkanker vertegenwoordigt, is het sterftecijfer zo hoog als 15% -50%. Hoofd-hals plaveiselcelcarcinoom (HNSCC) is een van de meest voorkomende hoofd-halsmaligniteiten, met meer dan 600.000 nieuwe gevallen wereldwijd per jaar. Hierin worden gedetailleerde protocollen gepresenteerd om PDX-modellen van ATC en HNSCC vast te stellen. In dit werk werden de belangrijkste factoren die van invloed zijn op het succespercentage van modelconstructie geanalyseerd en werden de histopathologische kenmerken vergeleken tussen het PDX-model en de primaire tumor. Bovendien werd de klinische relevantie van het model gevalideerd door de in vivo therapeutische werkzaamheid van representatieve klinisch gebruikte geneesmiddelen in de succesvol geconstrueerde PDX-modellen te evalueren.

Een totaal van 18 schildklierkanker specimens werden getransplanteerd, en vijf PDX-modellen van schildklierkanker werden met succes geconstrueerd (27,8% tumor take rate), waaronder vier gevallen van ongedifferentieerde schildklierkanker en één geval van anaplastische schildklierkanker. De correlatie tussen het succespercentage van modelconstructie en de leeftijd, geslacht, tumordiameter, tumorgraad en differentiatie werden geanalyseerd. Hoewel het succespercentage van graad 4 tumormonsters hoger was dan voor monsters m...

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

Het huidige protocol stelt een patiënt-afgeleid xenograft (PDX) model van anaplastisch schildkliercarcinoom (ATC) en hoofd en nek plaveiselcelcarcinoom (HNSCC) vast en karakteriseert het, aangezien PDX-modellen snel de standaard worden op het gebied van translationele oncologie.

Vaststelling en karakterisering van patiënt-afgeleide xenograftmodellen van anaplastisch schildkliercarcinoom en hoofd-hals plaveiselcelcarcinoom

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

Dit protocol helpt bij het opzetten van ATC- en HNSCC PDX-modellen die tumorheterogeniteit, moleculaire diversiteit beter weerspiegelen en kliniekresultaten voorspellen. De techniek is eenvoudig te bedienen, heeft een hoog slagingspercentage en kan ook geschikt zijn voor andere PDX-modellen. Deze techniek kan worden uitgebreid naar anti-kanker drug gevoeligheid screening om de gepersonaliseerde behandeling van kankerpatiënt te begeleiden.Een persoon die deze techniek nog nooit heeft uitgevoerd, kan enkele problemen ondervinden en aandacht besteden aan elk detail van het schema wordt aanbevolen. Na het verkrijgen van ATC- en HNSCC-tumormonsters in een centrifugebuis van 50 millimeter met steriele HTK-oplossing, desinfecteert u ze met 75% alcohol. Gebruik een gesteriliseerde oogheelkundige tang om het tumorweefsel over te brengen naar een petrischaal van zes centimeter gevuld met zoutoplossing en snijd ze in kleine stukjes met een mes.Breng vervolgens de stukjes over in een nieuwe petrischaal van zes centimeter met de zoutoplossing en wikkel deze in met afdichtingsfolie. Plaats de ingepakte schaal in een ijskist, draag hem naar de pathogeenvrije dierenkamer met een schaar, tang en inentingsnaalden. Na het verdoven van de muis, verwijdert u het haar op de rechter laterale thorax en desinfecteert u het gebied met 75% alcohol.Gebruik een schaar om een incisie van twee millimeter te maken in het midden van de rechter laterale thorax. Neem met een tang het weefsel uit de petrischaal en plaats het in de trocarnaald. Houd de muis vast en span de huid aan op de prikplaats.Breng de trocar met het tumorstuk in de incisie naar de onderhuidse ruimte, beweeg vervolgens naar de achterkant van de schouder en duw de trocarkern. Om het resterende weefsel te reserveren met behulp van een steriel gaasje, verwijdert u zoutoplossing van het tumoroppervlak en zorgt u ervoor dat het niet te nat is. Doe vier tot zes weefselstukken in een cryopreservatiebuis van twee milliliter cellen en voeg een milliliter cryopreservatieoplossing toe aan de buis.Plaats de buis vervolgens in een gradiëntkoelbox en vries deze een nacht in bij min 80 graden Celsius. Breng het ten slotte over op vloeibare stikstof. Voor het reanimeren van de PDX-modeltumoren, gebruikt u Vernier-remklauwen om eenmaal per week de lengte en breedte van de onderhuidse tumor te meten.Bereken het tumorvolume en teken de tumorgroeicurve. Knip vervolgens met een schaar de geëuthanaseerde muizenhuid rond de tumor af. Verwijder de tumor met een tang en plaats deze in een petrischaaltje.Voer de tumortransplantatie uit tot de vijfde generatie muizen, zoals eerder aangetoond. Selecteer het tumorweefsel van een P5-generatie ATC PDX-modelmuis. Snijd het in stukjes van twee tot vier kubieke millimeter.Ent deze stukken subcutaan zoals eerder aangetoond, op de rechterrug van een naakte, vier tot zes weken durende vrouwelijke BALB / c-muis. Wanneer de tumor 50 tot 150 kubieke millimeter groeit, verdeel de muizen dan in drie groepen. Na toediening van lenvatinib, cisplatine en controle tweemaal per week, meet u het lichaamsgewicht van de muis.Meet ook het tumorvolume. De correlatieanalyse toont aan dat het succespercentage van ATC PDX-modelconstructie niet afhankelijk was van leeftijd, geslacht, tumordiameter, tumorgraad en differentiatie. De tumor take rate in de HNSCC PDX model constructie toonde aan dat de mate van differentiatie geassocieerd was met het succespercentage van het model, terwijl de andere parameters geen invloed hadden op de tumor take rate.De tumorgroeicurven voor elk PDX-model illustreerden dat de ATC-monsters stabiel werden doorgegeven aan de P3-generatie, terwijl twee gevallen van HNSCC-monsters geen tumoren vormden na het doorgeven aan de P1-generatie. De tumorgroeisnelheid van de P0-generatie voor de meeste PDX-modellen was relatief langzamer dan voor de latere passages, waarschijnlijk als gevolg van de aanpassing van de micro-omgeving van de muis. Histopathologisch onderzoek toonde aan dat de PDX-tumoren de morfologische kenmerken van de primaire tumoren behouden.Behandeling met lenvatinib remde de tumorgroei significant en toonde een lager tumorgewicht in het ATC PDX-model in vergelijking met de controlegroep. Bovendien vertoonden met lenvatinib behandelde muizen geen waarneembare veranderingen in hun totale gewicht. Overmatige cisplatine dosering resulteerde in significante toxiciteit, zoals blijkt uit gewichtsverlies en zelfs de dood.Verse tumoren moeten meerdere keren worden gewassen met een normale zoutoplossing voordat ze in stukken worden gesneden. Het mengen door gebiopteerde tumormonsters met en het inenten ervan zal waarschijnlijk tumorvorming veroorzaken. Dit model kan worden gebruikt voor tumorbiologisch onderzoek, medicijnscreening, gepersonaliseerde therapie.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Een Model voor perineurale invasie in hoofd en nek plaveiselcelcarcinoom

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

Vier-kleur Fluorescentie Immunohistochemie van T-cel Subpopulations in Archival Formalin-Fixed, Paraffine-Embedded Human Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma Monsters

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

Therapie testen in een sferoïde gebaseerde 3D cel cultuur Model voor hoofd en nek plaveiselcelcarcinoom

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

Fabricage van tong extracellulaire Matrix en reconstructie van tong plaveiselcelcarcinoom 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 enten van plaveiselcelcarcinoom cellen in muizen voor Tumor immuun profileren en evaluatie van de reactie van de behandeling

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

Patiënt-afgeleide Orthotopic xenograft modellen voor humaan Urotheelcelcarcinoom en colorectale kanker tumor groei en spontane metastasen

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

Oprichting van maagkanker patiënten afgeleide xenograft modellen en primaire cellijnen

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

Isolatie en karakterisering van patiënt-afgeleide pancreatic Ductal adenocarcinoom Organoid modellen

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

Multidimensionaal Coculture System model Long Plaveisel Carcinoom Progressie

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