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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Questo lavoro è stato sostenuto dal Programma di supporto scientifico e tecnologico della provincia del Sichuan (Grant Nos. 2019JDRC0019 e 2021ZYD0097), il progetto 1.3.5 per le discipline di eccellenza, West China Hospital, Sichuan University (Grant No. ZYJC18026), il progetto 1.3.5 per discipline di eccellenza-Progetto di incubazione della ricerca clinica, West China Hospital, Sichuan University (Grant No. 2020HXFH023), i fondi di ricerca fondamentale per le università centrali (SCU2022D025), il progetto di cooperazione internazionale del Chengdu Science and Technology Bureau (sovvenzione n. 2022-GH02-00023-HZ), il progetto Innovation Spark dell'Università del Sichuan (sovvenzione n. 2019SCUH0015) e il Talent Training Fund for Medical-engineering Integration of West China Hospital - University of Electronic Science and Technology (Grant No. HXDZ22012).

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in conformità con le linee guida e i protocolli dell'Associazione per la valutazione e l'accreditamento della cura degli animali da laboratorio approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'ospedale della Cina occidentale, Università del Sichuan. Per il presente studio sono stati utilizzati topi immunodeficienti NOD-SCID di età compresa tra 4-6 settimane (di entrambi i sessi) e topi nudi femmina Balb/c di età compresa tra 4-6 settim...

Questo studio ha stabilito con successo i modelli PDX sottocutanei di ATC e HNSCC. Ci sono molti aspetti a cui prestare attenzione durante il processo di costruzione del modello PDX. Quando il tessuto tumorale viene separato dal paziente, deve essere messo nella ghiacciaia e inviato al laboratorio per l'inoculazione il prima possibile. Dopo che il tumore arriva in laboratorio, l'operatore deve prestare attenzione al mantenimento di un campo sterile e praticare procedure asettiche. Per i campioni di agobiopsia, poiché il...

Il modello PDX è un modello animale in cui il tessuto tumorale umano viene trapiantato in topi immunodeficienti e cresce nell'ambiente fornito dai topi1. I modelli tradizionali di linee cellulari tumorali soffrono di diversi svantaggi, come la mancanza di eterogeneità, l'incapacità di trattenere il microambiente tumorale, la vulnerabilità alle variazioni genetiche durante ripetuti passaggi in vitro e la scarsa applicazione clinica 2,3. I principali inconvenienti dei modelli animali geneticamente modificati sono la potenziale perdita delle caratteristiche genomiche dei tumori umani, l'introduzione di nuove mutazioni sconosciute e la difficoltà di identificare il grado di omologia tra tumori murini e tumori umani4. Inoltre, la preparazione di modelli animali geneticamente modificati è costosa, dispendiosa in termini di tempo e relativamente inefficiente4.
Il modello PDX presenta molti vantaggi rispetto ad altri modelli tumorali in termini di rispecchiamento dell'eterogeneità tumorale. Dal punto di vista dell'istopatologia, sebbene la controparte murina sostituisca lo stroma umano nel tempo, il modello PDX conserva bene la struttura morfologica del tumore primario. Inoltre, il modello PDX conserva l'identità metabolomica del tumore primario per almeno quattro generazioni e riflette meglio le complesse interrelazioni tra le cellule tumorali e il loro microambiente, rendendolo unico nel simulare la crescita, le metastasi, l'angiogenesi e l'immunosoppressione del tessuto tumorale umano 5,6,7. A livello cellulare e molecolare, il modello PDX riflette accuratamente l'eterogeneità inter- e intra-tumorale dei tumori umani, così come le caratteristiche fenotipiche e molecolari del cancro originale, inclusi i modelli di espressione genica, lo stato di mutazione, il numero di copie e la metilazione del DNA e la proteomica 8,9. I modelli PDX con passaggi diversi hanno la stessa sensibilità alla terapia farmacologica, indicando che l'espressione genica dei modelli PDX è altamente stabile10,11. Gli studi hanno dimostrato un'eccellente correlazione tra la risposta del modello PDX a un farmaco e le risposte cliniche dei pazienti a quel farmaco12,13. Pertanto, il modello PDX è emerso come un potente modello di ricerca preclinica e traslazionale, in particolare per lo screening dei farmaci e la previsione della prognosi clinica.
Il cancro della tiroide è un tumore maligno comune del sistema endocrino ed è un tumore maligno umano che ha mostrato un rapido aumento dell'incidenza negli ultimi anni14. Il carcinoma anaplastico della tiroide (ATC) è il tumore tiroideo più maligno, con una sopravvivenza mediana del paziente di soli 4,8 mesi15. Sebbene solo una minoranza di pazienti affetti da cancro alla tiroide venga diagnosticata con ATC ogni anno in Cina, il tasso di mortalità è vicino al 100% 16,17,18. L'ATC di solito cresce rapidamente e invade i tessuti adiacenti del collo e dei linfonodi cervicali, e circa la metà dei pazienti ha metastasi a distanza19,20. Il carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC) è il sesto tumore più comune al mondo e una delle principali cause di morte per cancro, con una stima di 600.000 persone affette da HNSCC ogni anno21,22,23. HNSCC comprende un gran numero di tumori, compresi quelli nel naso, seni, bocca, tonsille, faringe e laringe24. ATC e HNSCC sono due delle principali neoplasie della testa e del collo. Al fine di facilitare lo sviluppo di nuovi agenti terapeutici e trattamenti personalizzati, è necessario sviluppare modelli animali preclinici robusti e avanzati come i modelli PDX di ATC e HNSCC.
Questo articolo introduce metodi dettagliati per stabilire il modello PDX sottocutaneo di ATC e HNSCC, analizza i fattori chiave che influenzano il tasso di prelievo del tumore nella costruzione del modello e confronta le caratteristiche istopatologiche tra il modello PDX e il tumore primario. Nel frattempo, in questo lavoro, sono stati eseguiti test farmacodinamici in vivo utilizzando i modelli PDX costruiti con successo al fine di convalidare la loro rilevanza clinica.

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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

I modelli di xenotrapianto derivato dal paziente (PDX) preservano fedelmente le caratteristiche istologiche e genetiche del tumore primario e ne mantengono l'eterogeneità. I risultati farmacodinamici basati su modelli PDX sono altamente correlati con la pratica clinica. Il carcinoma anaplastico della tiroide (ATC) è il sottotipo più maligno di cancro della tiroide, con forte invasività, prognosi infausta e trattamento limitato. Sebbene il tasso di incidenza di ATC rappresenti solo il 2% -5% del cancro alla tiroide, il suo tasso di mortalità è pari al 15% -50%. Il carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC) è uno dei tumori maligni della testa e del collo più comuni, con oltre 600.000 nuovi casi in tutto il mondo ogni anno. Qui vengono presentati protocolli dettagliati per stabilire modelli PDX di ATC e HNSCC. In questo lavoro, sono stati analizzati i fattori chiave che influenzano il tasso di successo della costruzione del modello e le caratteristiche istopatologiche sono state confrontate tra il modello PDX e il tumore primario. Inoltre, la rilevanza clinica del modello è stata convalidata valutando l'efficacia terapeutica in vivo di farmaci rappresentativi clinicamente utilizzati nei modelli PDX costruiti con successo.

Sono stati trapiantati un totale di 18 campioni di cancro alla tiroide e sono stati costruiti con successo cinque modelli PDX di cancro alla tiroide (tasso di assunzione del tumore del 27,8%), inclusi quattro casi di tumori tiroidei indifferenziati e un caso di carcinoma anaplastico della tiroide. È stata analizzata la correlazione tra il tasso di successo della costruzione del modello e l'età, il sesso, il diametro del tumore, il grado del tumore e la differenziazione. Sebbene il tasso di successo del modello dei camp...

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

Il presente protocollo stabilisce e caratterizza un modello di xenotrapianto derivato dal paziente (PDX) di carcinoma anaplastico della tiroide (ATC) e carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC), poiché i modelli PDX stanno rapidamente diventando lo standard nel campo dell'oncologia traslazionale.

Definizione e caratterizzazione di modelli di xenotrapianto derivati dal paziente di carcinoma anaplastico della tiroide e carcinoma a cellule squamose della testa e del collo

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

Questo protocollo aiuta a stabilire modelli ATC e HNSCC PDX che riflettono meglio l'eterogeneità del tumore, la diversità molecolare e predicono gli esiti clinici. La tecnica è semplice da usare, ha un alto tasso di successo e può essere adatta anche ad altri modelli PDX. Questa tecnica può essere estesa verso lo screening della sensibilità ai farmaci anti-cancro per guidare il trattamento personalizzato del paziente oncologico.Un individuo che non ha mai eseguito questa tecnica può incontrare alcune difficoltà e si raccomanda di prestare attenzione ad ogni dettaglio dello schema. Dopo aver ottenuto campioni di tumore ATC e HNSCC in una provetta da centrifuga da 50 millimetri contenente soluzione sterile di HTK, disinfettarli con alcol al 75%. Utilizzare una pinza oftalmica sterilizzata per trasferire il tessuto tumorale in una capsula di Petri di sei centimetri piena di soluzione salina e tagliarli a pezzetti usando una lama.Quindi, trasferire i pezzi in una nuova capsula di Petri di sei centimetri contenente la soluzione salina e avvolgerla con pellicola sigillante. Metti il piatto avvolto in una ghiacciaia, portalo nella stanza degli animali priva di agenti patogeni con forbici, pinze e aghi per inoculazione. Dopo aver anestetizzato il mouse, rimuovere i peli sul torace laterale destro e disinfettare l'area con alcol al 75%.Usa le forbici per fare un'incisione di due millimetri nel mezzo del torace laterale destro. Con una pinza, prendere il tessuto dalla capsula di Petri e metterlo nell'ago del trocar. Tenere il mouse e stringere la pelle nel sito di puntura.Inserire il trocar con il pezzo di tumore nell'incisione nello spazio sottocutaneo, quindi spostarsi nella parte posteriore della spalla e spingere il nucleo del trocar. Per riservare il tessuto rimanente utilizzando una garza sterile, rimuovere la soluzione salina dalla superficie del tumore, assicurandosi che non sia eccessivamente bagnata. Mettere da quattro a sei pezzi di tessuto in un tubo di crioconservazione cellulare da due millilitri e aggiungere un millilitro di soluzione di crioconservazione nel tubo.Quindi, posizionare il tubo in una scatola di raffreddamento a gradiente e congelarlo a meno 80 gradi Celsius durante la notte. Infine, trasferirlo in azoto liquido. Per rianimare i tumori modello PDX, utilizzare i calibri Vernier per misurare la lunghezza e la larghezza del tumore sottocutaneo una volta alla settimana.Calcola il volume del tumore e disegna la curva di crescita del tumore. Quindi, usando le forbici, tagliare la pelle di topo eutanasia che circonda il tumore. Rimuovere il tumore con una pinza e metterlo in una capsula di Petri.Eseguire il trapianto di tumore fino alla quinta generazione di topi, come precedentemente dimostrato. Selezionare il tessuto tumorale di un topo modello ATC PDX di generazione P5. Taglialo in due o quattro pezzi di millimetri cubi.Inoculare questi pezzi per via sottocutanea come precedentemente dimostrato, sul dorso destro di un topo BALB / c femmina nudo da quattro a sei settimane. Quando il tumore cresce da 50 a 150 millimetri cubici, dividere i topi in tre gruppi. Dopo aver somministrato lenvatinib, cisplatino e controllo due volte a settimana, misurare il peso corporeo del topo.Inoltre, misurare il volume del tumore. L'analisi di correlazione mostra che il tasso di successo della costruzione del modello ATC PDX non dipendeva dall'età, dal sesso, dal diametro del tumore, dal grado tumorale e dalla differenziazione. Il tasso di prelievo del tumore nella costruzione del modello HNSCC PDX ha dimostrato che il grado di differenziazione era associato al tasso di successo del modello, mentre gli altri parametri non influenzavano il tasso di prelievo del tumore.Le curve di crescita tumorale per ciascun modello PDX hanno illustrato che i campioni ATC sono stati stabilmente passati alla generazione P3, mentre due casi di campioni HNSCC non sono riusciti a formare tumori dopo essere passati alla generazione P1. Il tasso di crescita tumorale della generazione P0 per la maggior parte dei modelli PDX è stato relativamente più lento rispetto ai passaggi successivi, probabilmente a causa dell'adattamento del microambiente murino. L'esame istopatologico ha dimostrato che i tumori PDX mantengono le caratteristiche morfologiche dei tumori primitivi.Il trattamento con lenvatinib ha inibito significativamente la crescita tumorale e ha mostrato un peso tumorale inferiore nel modello ATC PDX rispetto al gruppo di controllo. Inoltre, i topi trattati con lenvatinib non hanno mostrato cambiamenti visibili nel loro peso complessivo. L'eccessivo dosaggio di cisplatino ha provocato una tossicità significativa, come evidenziato dalla perdita di peso e persino dalla morte.I tumori freschi devono essere lavati più volte con soluzione salina normale prima di essere tagliati a pezzi. La miscelazione mediante campioni tumorali sottoposti a biopsia e inocularli causerà probabilmente la formazione di tumori. Questo modello può essere utilizzato per la ricerca sulla biologia tumorale, lo screening farmacologico, la terapia personalizzata.

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Stabilimento di modelli Xenograft derivati dal paziente derivato dal paziente e linee cellulari primarie

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

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