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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이 작업은 쓰촨성 과학 기술 지원 프로그램(보조금 번호 2019JDRC0019 및 2021ZYD0097), 우수 분야를 위한 1.3.5 프로젝트, 쓰촨 대학교 화력 병원(보조금 번호 ZYJC18026), 우수 분야를 위한 1.3.5 프로젝트-임상 연구 인큐베이션 프로젝트, 쓰촨 대학교 서중국 병원(보조금 번호 2020HXFH023), 중앙 대학을 위한 기초 연구 기금(SCU2022D025), 청두 과학기술국 국제 협력 프로젝트(보조금 번호 2022-GH02-00023-HZ), 쓰촨 대학교 혁신 스파크 프로젝트(보조금 번호 2019SCUH0015), 중국 서부 병원 - 전자 과학 기술 대학의 의료 공학 통합을 위한 인재 교육 기금(보조금 번호 HXDZ22012).

모든 동물 실험은 쓰촨 대학교 화기병원 기관동물관리위원회에서 승인한 실험동물관리 평가 및 인증 협회 지침 및 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 4-6주령의 NOD-SCID 면역결핍 마우스(남녀 모두)와 4-6주령의 암컷 Balb/c 누드 마우스를 본 연구에 사용했습니다. 동물들은 상업적 공급원으로부터 입수하였다 ( 재료의 표 참조). West China Hospital의 윤리 위원회는 인간 피험자를 대상으로 한 ...

이 연구는 ATC 및 HNSCC의 피하 PDX 모델을 성공적으로 확립했습니다. PDX 모델 구축 과정에서 주의해야 할 측면이 많다. 종양 조직이 환자에게서 분리되면 가능한 한 빨리 아이스 박스에 넣고 접종을 위해 실험실로 보내야합니다. 종양이 실험실에 도착한 후 작업자는 멸균 필드를 유지하고 무균 절차를 수행하는 데주의를 기울여야합니다. 바늘 생검 샘플의 경우 종양 조직이 특히 작기 때문에 샘플을 ...

PDX 모델은 인간 종양 조직을 면역결핍 마우스에 이식하여 마우스가 제공하는 환경에서 성장시키는 동물 모델이다1. 전통적인 종양 세포주 모델은 이질성의 결여, 종양 미세 환경을 유지할 수 없음, 반복적인 시험관 내 계대 동안 유전적 변이에 대한 취약성, 열악한 임상 적용과 같은 몇 가지 단점을 가지고 있습니다 2,3. 유전자 조작 동물 모델의 주요 단점은 인간 종양의 게놈 특징의 잠재적 손실, 알려지지 않은 새로운 돌연변이의 도입, 마우스 종양과 인간 종양 사이의 상동성 정도를 식별하기 어렵다는 것이다4. 또한, 유전자 조작 동물 모델의 준비는 비용이 많이 들고, 시간이 많이 소요되며, 상대적으로 비효율적이다4.
PDX 모델은 종양 이질성을 반영한다는 점에서 다른 종양 모델에 비해 많은 이점을 가지고 있습니다. 조직병리학의 관점에서, 마우스 대응물이 시간이 지남에 따라 인간 기질을 대체하지만, PDX 모델은 원발성 종양의 형태학적 구조를 잘 보존합니다. 또한, PDX 모델은 적어도 4세대 동안 원발성 종양의 대사체적 동일성을 보존하고 종양 세포와 미세 환경 사이의 복잡한 상호 관계를 더 잘 반영하여 인간 종양 조직의 성장, 전이, 혈관신생 및 면역억제를 시뮬레이션하는 데 있어 독특합니다 5,6,7. 세포 및 분자 수준에서, PDX 모델은 유전자 발현 패턴, 돌연변이 상태, 복제 수, DNA 메틸화 및 단백질체학을 포함한 원래 암의 표현형 및 분자 특성뿐만 아니라 인간 종양의 종양 간 및 종양 내 이질성을 정확하게 반영한다 8,9. 상이한 계대(passage)를 갖는 PDX 모델은 약물 요법에 대해 동일한 민감도를 가지며, 이는 PDX 모델의 유전자 발현이 매우 안정적임을 나타낸다10,11. 연구에 따르면 약물에 대한 PDX 모델의 반응과 해당 약물에 대한 환자의 임상 반응 사이에 우수한 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다12,13. 따라서 PDX 모델은 특히 약물 스크리닝 및 임상 예후 예측을 위한 강력한 전임상 및 중개 연구 모델로 부상했습니다.
갑상선암은 내분비계에서 흔히 발생하는 악성 종양으로, 최근 몇 년 동안 발병률이 급격히 증가하고 있는 인간 악성 종양이다14. 역형성 갑상선암(Anaplastic thyroid carcinoma, ATC)은 갑상선암의 가장 악성 종양으로, 환자 생존 평균 기간은 4.8개월에 불과하다15. 중국에서는 매년 소수의 갑상선암 환자만이 ATC 진단을 받지만 사망률은 100%에 가깝습니다16,17,18. ATC는 일반적으로 빠르게 성장하여 경부 림프절뿐만 아니라 목의 인접 조직을 침범하며 환자의 약 절반이 원격 전이를 앓고 있습니다19,20. 두경부 편평 세포 암종(HNSCC)은 세계에서 6번째로 흔한 암이며 암 사망의 주요 원인 중 하나이며 매년 약 600,000명이 HNSCC를 앓고 있습니다21,22,23. HNSCC는 코, 부비동, 입, 편도선, 인두 및 후두를 포함하여 많은 수의 종양을 포함합니다24. ATC와 HNSCC는 주요 두경부 악성 종양 중 두 가지입니다. 새로운 치료제 및 개인 맞춤형 치료제 개발을 촉진하기 위해서는 ATC 및 HNSCC의 PDX 모델과 같은 강력하고 진보된 전임상 동물 모델의 개발이 필요합니다.
본 논문에서는 ATC와 HNSCC의 피하 PDX 모델을 확립하는 상세한 방법을 소개하고, 모델 구성에서 종양 흡수율에 영향을 미치는 주요 요인을 분석하고, PDX 모델과 원발성 종양 간의 조직병리학적 특성을 비교한다. 한편, 본 연구에서는 임상적 타당성을 검증하기 위해 성공적으로 구축된 PDX 모델을 사용하여 생체 내 약력학 시험을 수행하였다.

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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

환자 유래 이종이식(PDX) 모델은 원발성 종양의 조직학적 및 유전적 특성을 충실히 보존하고 이질성을 유지합니다. PDX 모델을 기반으로 한 약력학 결과는 임상 실습과 높은 상관관계가 있습니다. 역형성 갑상선암(ATC)은 갑상선암의 가장 악성 아형으로 침습성이 강하고 예후가 좋지 않으며 치료가 제한적입니다. ATC의 발병률은 갑상선암의 2%-5%에 불과하지만 사망률은 15%-50%로 높습니다. 두경부 편평 세포 암종(HNSCC)은 가장 흔한 두경부 악성 종양 중 하나이며 매년 전 세계적으로 600,000건 이상의 새로운 사례가 발생합니다. 여기서는 ATC 및 HNSCC의 PDX 모델을 확립하기 위한 세부 프로토콜을 제시합니다. 본 연구에서는 모델 구축 성공률에 영향을 미치는 핵심 요인을 분석하고, PDX 모델과 원발성 종양 간의 조직병리학적 특징을 비교하였다. 또한, 성공적으로 구축된 PDX 모델에서 대표적인 임상적으로 사용된 약물의 생체 내 치료 효능을 평가함으로써 모델의 임상적 관련성을 검증하였다.

총 18개의 갑상선암 검체를 이식하여 미분화 갑상선암 4건과 역형성 갑상선암 1건을 포함하여 5개의 갑상선암 PDX 모델을 성공적으로 구축했습니다(종양 발생률 27.8%). 모델 구축 성공률과 연령, 성별, 종양 직경, 종양 등급 및 분화 간의 상관관계를 분석하였다. 4등급 종양 샘플의 모델 성공률은 등급이 낮은 샘플보다 높았고, 미분화 종양 샘플의 성공률도 고도로 분화된 샘플의 성공률보다 높았지만...

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

PDX 모델이 중개 종양학 분야에서 빠르게 표준이 되고 있기 때문에 현재 프로토콜은 역형성 갑상선 암종(ATC) 및 두경부 편평 세포 암종(HNSCC)의 환자 유래 이종이식(PDX) 모델을 설정하고 특성화합니다.

역형성 갑상선 암종 및 두경부 편평 세포 암종의 환자 유래 이종 이식 모델의 확립 및 특성화

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

이 프로토콜은 종양 이질성, 분자 다양성을 더 잘 반영하고 임상 결과를 예측하는 ATC 및 HNSCC PDX 모델을 설정하는 데 도움이 됩니다. 이 기술은 작동이 간단하고 성공률이 높으며 다른 PDX 모델에도 적합할 수 있습니다. 이 기술은 암 환자의 맞춤형 치료를 안내하기 위해 항암제 감수성 스크리닝으로 확장될 수 있습니다.이 기술을 한 번도 수행하지 않은 개인은 약간의 어려움을 겪을 수 있으며 계획의 모든 세부 사항에주의를 기울이는 것이 좋습니다. 멸균 HTK 용액이 들어있는 50mm 원심 분리 튜브에서 ATC 및 HNSCC 종양 샘플을 얻은 후 75 % 알코올로 소독합니다. 멸균 된 안과 용 집게를 사용하여 종양 조직을 식염수로 채워진 6 센티미터 페트리 접시에 옮기고 칼날을 사용하여 작은 조각으로 자릅니다.그런 다음 조각을 식염수가 들어있는 새로운 6 센티미터 페트리 접시에 옮기고 밀봉 필름으로 감싼다. 포장된 접시를 아이스박스에 넣고 가위, 집게, 접종 바늘을 사용하여 병원균이 없는 동물실로 운반합니다. 마우스를 마취 한 후 오른쪽 외측 흉부의 머리카락을 제거하고 75 % 알코올로 해당 부위를 소독합니다.가위를 사용하여 오른쪽 측면 흉부 중앙에 2mm 절개를하십시오. 집게를 사용하여 페트리 접시에서 티슈를 꺼내 투관침 바늘에 넣습니다. 마우스를 잡고 펑크 부위의 피부를 조입니다.종양 조각이 있는 투관침을 절개 부위에 피하 공간에 삽입한 다음 어깨 뒤쪽으로 이동하여 투관침 코어를 밀어 넣습니다. 멸균 거즈를 사용하여 나머지 조직을 보존하려면 종양 표면에서 식염수를 제거하여 과도하게 젖지 않도록 합니다. 2 밀리리터 세포 동결 보존 튜브에 4-6 개의 티슈 조각을 넣고 1 밀리리터의 동결 보존 용액을 튜브에 첨가합니다.그런 다음 튜브를 그라디언트 냉각 상자에 넣고 밤새 섭씨 영하 80도에서 얼립니다. 마지막으로 액체 질소로 옮깁니다. PDX 모델 종양을 소생시키기 위해, 버니어 캘리퍼스를 사용하여 일주일에 한 번 피하 종양의 길이와 너비를 측정한다.종양 부피를 계산하고 종양 성장 곡선을 그립니다. 그런 다음 가위를 사용하여 종양을 둘러싼 안락사 된 마우스 피부를 자릅니다. 집게로 종양을 제거하고 페트리 접시에 넣으십시오.앞서 입증 된 바와 같이 5 세대 마우스까지 종양 이식을 수행하십시오. P5세대 ATC PDX 모델 마우스의 종양 조직을 선택한다. 2-4 입방 밀리미터 조각으로 자릅니다.앞서 시연한 대로 이 조각을 누드의 4-6주 암컷 BALB/c 마우스의 오른쪽 등에 피하 주사합니다. 종양이 50-150 입방 밀리미터로 자라면 생쥐를 세 그룹으로 나눕니다. 렌바티닙, 시스플라틴 및 대조군을 일주일에 두 번 투여한 후 마우스의 체중을 측정합니다.또한 종양 부피를 측정하십시오. 상관관계 분석 결과 ATC PDX 모델 구축의 성공률은 연령, 성별, 종양 직경, 종양 등급 및 분화에 의존하지 않는 것으로 나타났습니다. HNSCC PDX 모델 구성에서 종양 흡수율은 분화 정도가 모델 성공률과 관련이 있는 반면 다른 매개변수는 종양 흡수율에 영향을 미치지 않는다는 것을 입증했습니다.각각의 PDX 모델에 대한 종양 성장 곡선은 ATC 샘플이 P3 세대로 안정적으로 전달된 반면, HNSCC 샘플의 2가지 사례는 P1 세대로 전달된 후 종양을 형성하지 못했음을 설명하였다. 대부분의 PDX 모델에서 P0 생성의 종양 성장률은 이후 계대보다 상대적으로 느렸는데, 이는 아마도 마우스 미세 환경의 적응으로 인한 것 같습니다. 조직병리학적 검사는 PDX 종양이 원발성 종양의 형태학적 특징을 보유한다는 것을 입증하였다.렌바티닙을 사용한 치료는 대조군에 비해 ATC PDX 모델에서 종양 성장을 유의하게 억제하고 더 낮은 종양 중량을 보였다. 또한, 렌바티닙을 투여한 마우스는 전체 체중에서 눈에 띄는 변화를 나타내지 않았습니다. 과도한 시스플라틴 복용량은 체중 감소와 심지어 사망으로 입증되는 바와 같이 상당한 독성을 초래했습니다.신선한 종양은 조각으로 자르기 전에 생리 식염수로 여러 번 씻어야합니다. 생검된 종양 샘플과 혼합하고 접종하면 종양이 형성될 수 있습니다. 이 모델은 종양 생물학 연구, 약물 스크리닝, 개인화 치료에 사용할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

머리와 목 편평 ​​세포 암에서 신경초 침략을위한 모델

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

연구

암 연구학

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

포르말린 - 고정, 파라핀 - 임베디드 인간 구강 성 편평 세포 암종 샘플에서의 T 세포 아군의 4 색 형광 면역 조직 화학

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

머리와 목 편평 상피 세포 암에 대 한 회전 타원 체 기반 3D 셀 문화 모델에서 테스트 하는 치료

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

혀 기질과 혀 편평 세포 암 종에서 생체 외에서 의 재구성의 제조

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

종양 면역 프로 파일링에 대 한 쥐 및 치료 반응 평가에 편평 세포 암 종 세포의 intramucosal 접종

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

인간 비뇨기과 세포 암 및 대장암 종양 성장 및 자발적 전이를 위한 환자 유래 직교 이종이식 모델

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

위암 환자 유래 이종이식 모델 및 1차 세포주 구축

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

환자 유래 췌장 선암 조직형 모델의 격리 및 특성 분석

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

폐 편평상피암 진행을 모델링하는 다차원 동문화 시스템

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