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

עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית התמיכה במדע וטכנולוגיה של מחוז סצ'ואן (מענק מס '2019JDRC0019 ו- 2021ZYD0097), פרויקט 1.3.5 לדיסציפלינות של מצוינות, בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן (מענק מס 'ZYJC18026), פרויקט 1.3.5 לדיסציפלינות של מצוינות-פרויקט הדגירה של מחקר קליני, בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן (מענק מס '2020HXFH023), קרנות המחקר הבסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות (SCU2022D025), פרויקט שיתוף הפעולה הבינלאומי של לשכת המדע והטכנולוגיה של צ'נגדו (מענק מס '2022-GH02-00023-HZ), פרויקט ניצוץ החדשנות של אוניברסיטת סצ'ואן (מענק מס '2019SCUH0015), וקרן הכשרת הכישרונות לאינטגרציה רפואית-הנדסית של בית החולים מערב סין - האוניברסיטה למדע וטכנולוגיה אלקטרוניים (מענק מס 'HXDZ22012).

כל הניסויים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות ולפרוטוקולים של האגודה להערכה והסמכה לטיפול בחיות מעבדה שאושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן. במחקר הנוכחי נעשה שימוש בעכברים מדוכאי חיסון NOD-SCID בגילאי 4-6 שבועות (משני המינים) ובנקבות עכב?...

מחקר זה ביסס בהצלחה את המודלים התת-עוריים PDX של ATC ו-HNSCC. ישנם היבטים רבים שיש לשים לב אליהם במהלך תהליך בניית מודל PDX. כאשר רקמת הגידול מופרדת מהמטופל, יש להכניס אותה לקופסת הקרח ולשלוח אותה למעבדה לחיסון בהקדם האפשרי. לאחר שהגידול מגיע למעבדה, על המפעיל לשים לב לשמירה על שדה סטרילי ולתרגל הל?...

מודל PDX הוא מודל חייתי שבו רקמת גידול אנושית מושתלת בעכברים מדוכאי חיסון וגדלה בסביבה שמספקים העכברים1. מודלים מסורתיים של קו תאי גידול סובלים ממספר חסרונות, כגון חוסר הטרוגניות, חוסר היכולת לשמור על המיקרו-סביבה של הגידול, הפגיעות לשינויים גנטיים במהלך מעברים חוזרים במבחנה, והיישום הקליני הלקוי 2,3. החסרונות העיקריים של מודלים מהונדסים גנטית של בעלי חיים הם אובדן פוטנציאלי של התכונות הגנומיות של גידולים אנושיים, הכנסת מוטציות חדשות ולא ידועות, והקושי לזהות את מידת ההומולוגיה בין גידולי עכברים לגידולים אנושיים4. בנוסף, הכנת מודלים של בעלי חיים מהונדסים גנטית היא יקרה, גוזלת זמן ויחסית לא יעילה4.
למודל PDX יתרונות רבים על פני מודלים אחרים של גידולים מבחינת שיקוף הטרוגניות הגידול. מנקודת המבט של היסטופתולוגיה, למרות שמקבילו העכבר מחליף את הסטרומה האנושית לאורך זמן, מודל PDX משמר היטב את המבנה המורפולוגי של הגידול הראשוני. בנוסף, מודל PDX משמר את הזהות המטבולית של הגידול הראשוני למשך ארבעה דורות לפחות ומשקף טוב יותר את יחסי הגומלין המורכבים בין תאי הגידול לבין המיקרו-סביבה שלהם, מה שהופך אותו לייחודי בהדמיית גידול, גרורות, אנגיוגנזה ודיכוי חיסוני של רקמת גידול אנושית 5,6,7. ברמה התאית והמולקולרית, מודל PDX משקף במדויק את ההטרוגניות הבין-גידולית והתוך-גידולית של גידולים אנושיים, כמו גם את המאפיינים הפנוטיפיים והמולקולריים של הסרטן המקורי, כולל דפוסי ביטוי גנים, מצב מוטציה, מספר העתק, מתילציה של DNA ופרוטאומיקה 8,9. מודלים של PDX עם מעברים שונים הם בעלי אותה רגישות לטיפול תרופתי, מה שמצביע על כך שביטוי הגנים של מודלים PDX יציב מאוד10,11. מחקרים הראו מתאם מצוין בין התגובה של מודל PDX לתרופה לבין התגובה הקלינית של חולים לתרופהזו 12,13. לכן, מודל PDX התגלה כמודל מחקר פרה-קליני ותרגומי רב עוצמה, במיוחד עבור סינון תרופות וחיזוי פרוגנוזה קלינית.
סרטן בלוטת התריס הוא גידול ממאיר שכיח של המערכת האנדוקרינית והוא ממאירות אנושית שהראתה עלייה מהירה בהיארעות בשנים האחרונות14. קרצינומה אנפלסטית של בלוטת התריס (ATC) היא סרטן בלוטת התריס הממאיר ביותר, עם הישרדות חולה חציונית של 4.8 חודשים בלבד15. למרות שרק מיעוט מחולי סרטן בלוטת התריס מאובחנים עם ATC מדי שנה בסין, שיעור התמותה קרוב ל -100% 16,17,18. ATC בדרך כלל גדל במהירות ופולש לרקמות הסמוכות של הצוואר כמו גם לבלוטות הלימפה הצוואריות, וכמחצית מהחולים סובלים מגרורות מרוחקות19,20. קרצינומה של תאי קשקש בראש ובצוואר (HNSCC) היא הסרטן השישי בשכיחותו בעולם ואחד הגורמים המובילים למוות מסרטן, עם הערכה של 600,000 אנשים הסובלים מ- HNSCC מדי שנה21,22,23. HNSCC כולל מספר רב של גידולים, כולל אלה באף, בסינוסים, בפה, בשקדים, בלוע ובגרון24. ATC ו- HNSCC הן שתיים מהממאירויות העיקריות בראש ובצוואר. על מנת להקל על פיתוחם של חומרים טיפוליים חדשניים וטיפולים מותאמים אישית, יש צורך לפתח מודלים פרה-קליניים חזקים ומתקדמים לבעלי חיים, כגון מודלים PDX של ATC ו-HNSCC.
מאמר זה מציג שיטות מפורטות לביסוס מודל PDX תת-עורי של ATC ו-HNSCC, מנתח את גורמי המפתח המשפיעים על קצב לקיחת הגידול בבניית המודל, ומשווה את המאפיינים ההיסטופתולוגיים בין מודל PDX לבין הגידול הראשוני. בינתיים, בעבודה זו, בדיקות פרמקודינמיות in vivo בוצעו באמצעות מודלים PDX שנבנו בהצלחה על מנת לאמת את הרלוונטיות הקלינית שלהם.

<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

מודלים של קסנוגרפט הנגזר מהמטופל (PDX) משמרים נאמנה את המאפיינים ההיסטולוגיים והגנטיים של הגידול הראשוני ושומרים על ההטרוגניות שלו. תוצאות פרמקודינמיות המבוססות על מודלים של PDX נמצאות בקורלציה גבוהה עם פרקטיקה קלינית. קרצינומה אנפלסטית של בלוטת התריס (ATC) היא תת-הסוג הממאיר ביותר של סרטן בלוטת התריס, עם פולשניות חזקה, פרוגנוזה גרועה וטיפול מוגבל. למרות ששיעור ההיארעות של ATC מהווה רק 2%-5% ממקרי סרטן בלוטת התריס, שיעור התמותה שלו גבוה עד 15%-50%. קרצינומה של תאי קשקש בראש ובצוואר (HNSCC) היא אחת הממאירויות הנפוצות ביותר בראש ובצוואר, עם מעל 600,000 מקרים חדשים ברחבי העולם מדי שנה. כאן, פרוטוקולים מפורטים מוצגים כדי לקבוע מודלים PDX של ATC ו- HNSCC. בעבודה זו נותחו גורמי המפתח המשפיעים על שיעור ההצלחה של בניית המודל, והושוו המאפיינים ההיסטופתולוגיים בין מודל PDX לבין הגידול הראשוני. יתר על כן, הרלוונטיות הקלינית של המודל אומתה על ידי הערכת היעילות הטיפולית in vivo של תרופות מייצגות בשימוש קליני במודלים PDX שנבנו בהצלחה.

בסך הכל הושתלו 18 דגימות של סרטן בלוטת התריס, וחמישה מודלים PDX של סרטן בלוטת התריס נבנו בהצלחה (שיעור נטילת גידול של 27.8%), כולל ארבעה מקרים של סרטן בלוטת התריס לא ממוין ומקרה אחד של סרטן בלוטת התריס אנפלסטי. נבדק הקשר בין שיעור ההצלחה של בניית המודל לבין גיל, מין, קוטר הגידול, דרגת הגידול והבידו...

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

הפרוטוקול הנוכחי מבסס ומאפיין מודל קסנוגרפט נגזר ממטופל (PDX) של קרצינומה אנפלסטית של בלוטת התריס (ATC) וקרצינומה של תאי קשקש בראש ובצוואר (HNSCC), כאשר מודלים של PDX הופכים במהירות לסטנדרט בתחום האונקולוגיה התרגומית.

הקמה ואפיון של מודלים של קסנוגרפט שמקורם במטופל של קרצינומה אנפלסטית של בלוטת התריס וקרצינומה של תאי קשקש בראש ובצוואר

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

פרוטוקול זה מסייע לבסס מודלים של ATC ו- HNSCC PDX המשקפים טוב יותר את הטרוגניות הגידול, את המגוון המולקולרי ומנבאים תוצאות קליניות. הטכניקה פשוטה לתפעול, בעלת אחוזי הצלחה גבוהים, ויכולה להתאים גם לדגמי PDX אחרים. ניתן להרחיב טכניקה זו לכיוון הקרנת רגישות לתרופות אנטי סרטניות כדי להנחות את הטיפול המותאם אישית בחולה סרטן.אדם שמעולם לא ביצע טכניקה זו עלול להיתקל בקשיים מסוימים ומומלץ לשים לב לכל פרט של התוכנית. לאחר קבלת דגימות גידול ATC ו- HNSCC בצינור צנטריפוגה 50 מ"מ המכיל תמיסת HTK סטרילית, יש לחטא אותם עם 75% אלכוהול. השתמשו במלקחיים אופתלמיים מעוקרים כדי להעביר את רקמת הגידול לצלוחית פטרי בגודל שישה סנטימטרים מלאה במי מלח, וחתכו אותם לחתיכות קטנות באמצעות להב.לאחר מכן, מעבירים את החתיכות לצלחת פטרי חדשה בקוטר שישה ס"מ המכילה את המלח ועוטפים אותה בסרט איטום. הניחו את הכלי העטוף בקופסת קרח, נשאו אותו לחדר בעלי החיים נטול הפתוגנים בעזרת מספריים, מלקחיים ומחטי חיסון. לאחר הרדמת העכבר, הסירו את השיער בבית החזה הצידי הימני וחיטאו את האזור ב-75% אלכוהול.השתמש במספריים כדי לבצע חתך של שני מילימטר באמצע בית החזה הצדדי הימני. בעזרת מלקחיים, לוקחים את הרקמה מצלחת הפטרי ומניחים אותה במחט הטרוקאר. החזק את העכבר והדק את העור באתר הניקוב.הכנס את הטרוקאר עם חתיכת הגידול לתוך החתך לחלל התת עורי, ולאחר מכן עבור לחלק האחורי של הכתף ודחוף את ליבת הטרוקאר. כדי לשמור את הרקמה הנותרת באמצעות גזה סטרילית, להסיר מלוחים מפני השטח של הגידול, להבטיח שהוא לא רטוב מדי. שים ארבע עד שש חתיכות רקמה בצינור הקפאה של שני מיליליטר והוסף מיליליטר אחד של תמיסת שימור קריוגני לתוך הצינור.לאחר מכן, הניחו את הצינור בקופסת קירור הדרגתית והקפיאו אותו במינוס 80 מעלות צלזיוס למשך הלילה. לבסוף, להעביר אותו לחנקן נוזלי. להחייאת גידולים מודל PDX, השתמש בקליפרים של ורנייה כדי למדוד את אורך ורוחב הגידול התת עורי פעם בשבוע.חשב את נפח הגידול וצייר את עקומת צמיחת הגידול. לאחר מכן, באמצעות מספריים, לחתוך את עור העכבר המתת חסד סביב הגידול. הסר את הגידול עם מלקחיים ומניחים אותו בצלחת פטרי.לבצע את השתלת הגידול עד הדור החמישי של עכברים, כפי שהודגם בעבר. בחר את רקמת הגידול של עכבר מדגם ATC PDX מדור P5. חותכים אותו לשתיים עד ארבע חתיכות מילימטר מעוקב.יש לחסן חתיכות אלה באופן תת-עורי כפי שהודגם בעבר, בגב הימני של עכבר BALB/c עירום, בן ארבעה עד שישה שבועות. כאשר הגידול גדל 50 עד 150 מילימטרים מעוקבים, לחלק את העכברים לשלוש קבוצות. לאחר מתן לנווטיניב, ציספלטין ובקרה פעמיים בשבוע, יש למדוד את משקל הגוף של העכבר.כמו כן, למדוד את נפח הגידול. ניתוח המתאם הראה כי שיעור ההצלחה של בניית מודל ATC PDX לא היה תלוי בגיל, מין, קוטר הגידול, דרגת הגידול והתמיינות. שיעור לקיחת הגידול בבניית מודל HNSCC PDX הראה כי מידת הבידול הייתה קשורה לשיעור הצלחת המודל, בעוד ששאר הפרמטרים לא השפיעו על שיעור לקיחת הגידול.עקומות הגידול עבור כל מודל PDX המחישו כי דגימות ATC הועברו ביציבות לדור P3, בעוד ששני מקרים של דגימות HNSCC לא הצליחו ליצור גידולים לאחר שעברו לדור P1. קצב צמיחת הגידול של דור P0 ברוב דגמי PDX היה איטי יחסית מאשר במעברים המאוחרים יותר, ככל הנראה בשל הסתגלות המיקרו-סביבה של העכבר. בדיקה היסטופתולוגית הראתה כי גידולי PDX שומרים על המאפיינים המורפולוגיים של הגידולים הראשוניים.הטיפול בלנווטיניב עיכב באופן משמעותי את צמיחת הגידול והראה משקל גידול נמוך יותר במודל ATC PDX בהשוואה לקבוצת הביקורת. בנוסף, עכברים שטופלו בלנווטיניב לא הראו שינויים ניכרים במשקלם הכולל. מינון מופרז של ציספלטין גרם לרעילות משמעותית, כפי שמעידה ירידה במשקל ואפילו מוות.גידולים טריים יש לשטוף מספר פעמים עם מלוחים רגילים לפני לחתוך לחתיכות. ערבוב על ידי דגימות גידול ביופסיה עם וחיסונן יגרום ככל הנראה להיווצרות גידול. מודל זה יכול לשמש למחקר ביולוגיה של גידולים, סינון תרופות, טיפול מותאם אישית.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

מודל הפלישה Perineural ב קרצינומה תא ראש וצוואר קשקש

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

ארבע צבע הקרינה אימונוהיסטוכימיה של T- תאים subpopulations ב פורמולה קבוע פורמאלית, פרפין, מוטבע האדם דגימות שלפוחית ​​השתן דגימות קרצינומה של תאי קשקש

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

טיפול בדיקות במודל תרבות המבוסס ספרואיד Cell תלת-ממד עבור קרצינומה של תאים קשקשיים בצוואר ואחראי

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

ייצור של הלשון מטריצה חוץ-תאית, שיחזור של הלשון קרצינומה של תאים קשקשיים במבחנה

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

חיסון intramucosal של תאי קרצינומה של תאים קשקשיים עכברים עבור פרופיל החיסונית הגידול והערכת התגובה לטיפול

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

מטופל-נגזר אורתוטופית מודלים של תאים האדם Urothelial קרצינומה של סרטן המעי הגס ואת הגידול גרורות ספונטנית

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

הקמת החולה סרטן קיבה-מודלים נגזרים הנגזרות וקווי התא הראשי

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

בידוד ואפיון של החולה-הלבלב הנגזר דוטל אדנוקרצינומה מודלים אורגאיד

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

מערכת מרב התרבות Coculture מודל ריאות קשקש התקדמות קרצינומה

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