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
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Ce travail a été soutenu par le Programme de soutien à la science et à la technologie de la province du Sichuan (subventions n° 2019JDRC0019 et 2021ZYD0097), le projet 1.3.5 pour les disciplines d’excellence, Hôpital de Chine occidentale, Université du Sichuan (Subvention n° ZYJC18026), le projet 1.3.5 pour les disciplines d’excellence-Projet d’incubation de recherche clinique, Hôpital de Chine occidentale, Université du Sichuan (Subvention n° 2020HXFH023), les Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales (SCU2022D025), le projet de coopération internationale du Bureau des sciences et de la technologie de Chengdu (subvention n ° 2022-GH02-00023-HZ), le projet Innovation Spark de l’Université du Sichuan (subvention n ° 2019SCUH0015) et le Fonds de formation des talents pour l’intégration du génie médical de l’hôpital de Chine occidentale - Université des sciences et technologies électroniques (subvention n ° HXDZ22012).

Toutes les expériences sur les animaux ont été réalisées conformément aux directives et protocoles de l’Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care approuvés par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’hôpital de Chine occidentale de l’Université du Sichuan. Des souris immunodéficientes NOD-SCID âgées de 4 à 6 semaines (des deux sexes) et des souris nues Balb/c femelles âgées de 4 à 6 semaines ont été utilisées pour la présente étude. Les...

Cette étude a permis d’établir avec succès les modèles PDX sous-cutanés de l’ATC et du HNSCC. Il y a de nombreux aspects à prendre en compte lors du processus de construction du modèle PDX. Lorsque le tissu tumoral est séparé du patient, il doit être mis dans la glacière et envoyé au laboratoire pour inoculation dès que possible. Une fois que la tumeur arrive au laboratoire, l’opérateur doit faire attention au maintien d’un champ stérile et pratiquer des procédures aseptiques. Pour les échantillo...

Le modèle PDX est un modèle animal dans lequel le tissu tumoral humain est transplanté chez des souris immunodéficientes et se développe dans l’environnement fourni par les souris1. Les modèles traditionnels de lignées cellulaires tumorales présentent plusieurs inconvénients, tels que le manque d’hétérogénéité, l’incapacité à conserver le microenvironnement tumoral, la vulnérabilité aux variations génétiques lors de passages in vitro répétés et la mauvaise application clinique 2,3. Les principaux inconvénients des modèles animaux génétiquement modifiés sont la perte potentielle des caractéristiques génomiques des tumeurs humaines, l’introduction de nouvelles mutations inconnues et la difficulté d’identifier le degré d’homologie entre les tumeurs de souris et les tumeurs humaines4. En outre, la préparation de modèles animaux génétiquement modifiés est coûteuse, prend du temps et est relativement inefficace4.
Le modèle PDX présente de nombreux avantages par rapport aux autres modèles tumoraux en termes de reflet de l’hétérogénéité tumorale. Du point de vue de l’histopathologie, bien que la contrepartie de la souris remplace le stroma humain au fil du temps, le modèle PDX préserve bien la structure morphologique de la tumeur primaire. De plus, le modèle PDX conserve l’identité métabolomique de la tumeur primaire pendant au moins quatre générations et reflète mieux les interrelations complexes entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, ce qui le rend unique dans la simulation de la croissance, des métastases, de l’angiogenèse et de l’immunosuppression du tissu tumoral humain 5,6,7. Aux niveaux cellulaire et moléculaire, le modèle PDX reflète avec précision l’hétérogénéité inter- et intra-tumorale des tumeurs humaines, ainsi que les caractéristiques phénotypiques et moléculaires du cancer d’origine, y compris les profils d’expression génique, le statut de mutation, le nombre de copies, la méthylation de l’ADN et la protéomique 8,9. Les modèles PDX avec des passages différents ont la même sensibilité au traitement médicamenteux, ce qui indique que l’expression génique des modèles PDX est très stable10,11. Des études ont montré une excellente corrélation entre la réponse du modèle PDX à un médicament et les réponses cliniques des patients à ce médicament12,13. Par conséquent, le modèle PDX est devenu un puissant modèle de recherche préclinique et translationnelle, en particulier pour le dépistage de médicaments et la prédiction du pronostic clinique.
Le cancer de la thyroïde est une tumeur maligne courante du système endocrinien et une tumeur maligne humaine qui a montré une augmentation rapide de l’incidence au cours des dernières années14. Le carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) est le cancer de la thyroïde le plus malin, avec une survie médiane des patients de seulement 4,8 mois15. Bien que seule une minorité de patients atteints d’un cancer de la thyroïde reçoivent un diagnostic d’ATC chaque année en Chine, le taux de mortalité est proche de 100%16,17,18. L’ATC se développe généralement rapidement et envahit les tissus adjacents du cou ainsi que les ganglions lymphatiques cervicaux, et environ la moitié des patients ont des métastases à distance19,20. Le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) est le sixième cancer le plus fréquent dans le monde et l’une des principales causes de décès par cancer, avec environ 600 000 personnes souffrant de HNSCC chaque année21,22,23. HNSCC comprend un grand nombre de tumeurs, y compris celles du nez, des sinus, de la bouche, des amygdales, du pharynx et du larynx24. L’ATC et le HNSCC sont deux des principales tumeurs malignes de la tête et du cou. Afin de faciliter le développement de nouveaux agents thérapeutiques et de traitements personnalisés, il est nécessaire de développer des modèles animaux précliniques robustes et avancés tels que les modèles PDX d’ATC et de HNSCC.
Cet article présente des méthodes détaillées pour établir le modèle PDX sous-cutané de l’ATC et du HNSCC, analyse les facteurs clés affectant le taux de prise tumorale dans la construction du modèle et compare les caractéristiques histopathologiques entre le modèle PDX et la tumeur primaire. Pendant ce temps, dans ce travail, des tests pharmacodynamiques in vivo ont été effectués en utilisant les modèles PDX construits avec succès afin de valider leur pertinence clinique.

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	<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

Les modèles de xénogreffe dérivée du patient (PDX) préservent fidèlement les caractéristiques histologiques et génétiques de la tumeur primaire et maintiennent son hétérogénéité. Les résultats pharmacodynamiques basés sur les modèles PDX sont fortement corrélés à la pratique clinique. Le carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) est le sous-type le plus malin de cancer de la thyroïde, avec un fort caractère invasif, un mauvais pronostic et un traitement limité. Bien que le taux d’incidence de l’ATC ne représente que 2% à 5% du cancer de la thyroïde, son taux de mortalité atteint 15% à 50%. Le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) est l’une des tumeurs malignes de la tête et du cou les plus courantes, avec plus de 600 000 nouveaux cas dans le monde chaque année. Ici, des protocoles détaillés sont présentés pour établir des modèles PDX de l’ATC et du HNSCC. Dans ce travail, les facteurs clés influençant le taux de réussite de la construction du modèle ont été analysés et les caractéristiques histopathologiques ont été comparées entre le modèle PDX et la tumeur primaire. De plus, la pertinence clinique du modèle a été validée en évaluant l’efficacité thérapeutique in vivo de médicaments représentatifs utilisés cliniquement dans les modèles PDX construits avec succès.

Au total, 18 échantillons de cancer de la thyroïde ont été transplantés et cinq modèles PDX de cancer de la thyroïde ont été construits avec succès (taux de prise tumorale de 27,8%), dont quatre cas de cancers de la thyroïde indifférenciés et un cas de cancer anaplasique de la thyroïde. La corrélation entre le taux de réussite de la construction du modèle et l’âge, le sexe, le diamètre de la tumeur, le grade tumoral et la différenciation ont été analysés. Bien que le taux de réussite du modèle ...

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

Le présent protocole établit et caractérise un modèle de xénogreffe (PDX) dérivé du patient du carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) et du carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC), car les modèles PDX deviennent rapidement la norme dans le domaine de l’oncologie translationnelle.

Établissement et caractérisation de modèles de xénogreffe dérivés de patients de carcinome anaplasique de la thyroïde et de carcinome épidermoïde de la tête et du cou

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

Ce protocole aide à établir des modèles ATC et HNSCC PDX qui reflètent mieux l’hétérogénéité tumorale, la diversité moléculaire et prédisent les résultats cliniques. La technique est simple à utiliser, a un taux de réussite élevé et peut également convenir à d’autres modèles PDX. Cette technique peut être étendue au dépistage de la sensibilité aux médicaments anticancéreux pour guider le traitement personnalisé des patients atteints de cancer.Une personne qui n’a jamais effectué cette technique peut rencontrer des difficultés et il est recommandé de prêter attention à chaque détail du schéma. Après avoir obtenu des échantillons tumoraux ATC et HNSCC dans un tube à centrifuger de 50 millimètres contenant une solution HTK stérile, désinfectez-les avec de l’alcool à 75%. Utilisez des pinces ophtalmiques stérilisées pour transférer le tissu tumoral dans une boîte de Petri de six centimètres remplie de solution saline et coupez-les en petits morceaux à l’aide d’une lame.Ensuite, transférez les morceaux dans une nouvelle boîte de Petri de six centimètres contenant la solution saline et enveloppez-la d’un film d’étanchéité. Placez le plat emballé dans une glacière, transportez-le dans la salle des animaux exempte d’agents pathogènes avec des ciseaux, des pinces et des aiguilles d’inoculation. Après avoir anesthésié la souris, retirez les poils du thorax latéral droit et désinfectez la zone avec de l’alcool à 75%.Utilisez des ciseaux pour faire une incision de deux millimètres au milieu du thorax latéral droit. Avec une pince, prenez le tissu de la boîte de Petri et placez-le dans l’aiguille du trocart. Tenez la souris et resserrez la peau au site de ponction.Insérez le trocart avec la pièce tumorale dans l’incision à l’espace sous-cutané, puis déplacez-vous vers l’arrière de l’épaule et poussez le noyau du trocart. Pour réserver le tissu restant à l’aide d’une gaze stérile, retirez la solution saline de la surface de la tumeur, en veillant à ce qu’elle ne soit pas trop humide. Mettez quatre à six morceaux de tissu dans un tube de cryoconservation cellulaire de deux millilitres et ajoutez un millilitre de solution de cryoconservation dans le tube.Ensuite, placez le tube dans une boîte de refroidissement à gradient et congelez-le à moins 80 degrés Celsius pendant la nuit. Enfin, transférez-le à l’azote liquide. Pour réanimer les tumeurs du modèle PDX, utilisez des étriers Vernier pour mesurer la longueur et la largeur de la tumeur sous-cutanée une fois par semaine.Calculez le volume tumoral et dessinez la courbe de croissance tumorale. Ensuite, à l’aide de ciseaux, coupez la peau de souris euthanasiée entourant la tumeur. Retirez la tumeur avec une pince et placez-la dans une boîte de Pétri.Effectuer la transplantation tumorale jusqu’à la cinquième génération de souris, comme démontré précédemment. Sélectionnez le tissu tumoral d’une souris modèle ATC PDX de génération P5. Coupez-le en deux à quatre morceaux de millimètres cubes.Inoculez ces pièces par voie sous-cutanée comme démontré précédemment, à l’arrière droit d’une souris BALB/c femelle nue de quatre à six semaines. Lorsque la tumeur se développe de 50 à 150 millimètres cubes, divisez les souris en trois groupes. Après avoir administré du lenvatinib, du cisplatine et un témoin deux fois par semaine, mesurez le poids corporel de la souris.Mesurez également le volume tumoral. L’analyse de corrélation montre que le taux de réussite de la construction du modèle ATC PDX ne dépendait pas de l’âge, du sexe, du diamètre de la tumeur, du grade tumoral et de la différenciation. Le taux de prise tumorale dans la construction du modèle HNSCC PDX a démontré que le degré de différenciation était associé au taux de réussite du modèle, tandis que les autres paramètres n’affectaient pas le taux de prise tumorale.Les courbes de croissance tumorale pour chaque modèle PDX ont montré que les échantillons ATC ont été transmis de manière stable à la génération P3, tandis que deux cas d’échantillons HNSCC n’ont pas réussi à former des tumeurs après être passés à la génération P1. Le taux de croissance tumorale de la génération P0 pour la plupart des modèles PDX était relativement plus lent que pour les passages ultérieurs, probablement en raison de l’adaptation du microenvironnement de la souris. L’examen histopathologique a démontré que les tumeurs PDX conservent les caractéristiques morphologiques des tumeurs primaires.Le traitement par lenvatinib a significativement inhibé la croissance tumorale et a montré un poids tumoral inférieur dans le modèle ATC PDX par rapport au groupe témoin. De plus, les souris traitées au lenvatinib n’ont pas présenté de changements perceptibles dans leur poids global. Un dosage excessif de cisplatine a entraîné une toxicité importante, comme en témoigne la perte de poids et même la mort.Les tumeurs fraîches doivent être lavées plusieurs fois avec une solution saline normale avant d’être coupées en morceaux. Le mélange par des échantillons tumoraux biopsiés avec et leur inoculation entraînera probablement la formation de tumeurs. Ce modèle peut être utilisé pour la recherche en biologie tumorale, le dépistage de médicaments, la thérapie personnalisée.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Un modèle pour périneural Invasion en tête et du cou Carcinome épidermoïde

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

Recherche

Recherche en cancérologie

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

Immunohistochimie à fluorescence à quatre couleurs des sous-populations de lymphocytes T dans des échantillons de carcinome épidermique humain ou opharyngé humain fixé à la formaline, à base de formaline

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

Vérifier dans un modèle de Culture cellulaire 3D basé sur l’ellipsoïde tête et cou, carcinome épidermoïde de la thérapie

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

Fabrication de langue matrice extracellulaire et Reconstitution de langue Squamous Cell Carcinoma 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

Inoculation de cellules de carcinome épidermoïde chez les souris pour tumeur immunitaire profilage et évaluation de réponse traitement suffit

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

Modèles de xénogreffe orthopiques dérivés du patient pour le carcinome humain de cellules urotheliales et la croissance de tumeur de cancer colorectal et la métastasie spontanée

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

Établissement de modèles de xénogreffe dérivés du cancer gastrique et de lignées cellulaires primaires

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

Isolement et caractérisation des modèles organoïdes du bassin adénoïque du pancréas dérivé par le patient

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

Système de coculture multidimensionnel pour modéliser la progression du carcinome pulmonaire

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