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

Dette arbeidet ble støttet av Sichuan Province Science and Technology Support Program (Grant Nos. 2019JDRC0019 og 2021ZYD0097), 1.3.5-prosjektet for disipliner av fortreffelighet, West China Hospital, Sichuan University (Grant nr. ZYJC18026), 1.3.5-prosjektet for disipliner av fortreffelighet-Clinical Research Incubation Project, West China Hospital, Sichuan University (Grant No. 2020HXFH023), Fundamental Research Funds for the Central Universities (SCU2022D025), det internasjonale samarbeidsprosjektet til Chengdu Science and Technology Bureau (Grant No. 2022-GH02-00023-HZ), Innovation Spark Project of Sichuan University (Grant No. 2019SCUH0015), og Talent Training Fund for Medical-engineering Integration of West China Hospital - University of Electronic Science and Technology (Grant No. HXDZ22012).

Alle dyreforsøkene ble utført i samsvar med Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care retningslinjer og protokoller godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee of West China Hospital, Sichuan University. NOD-SCID immundefekte mus i alderen 4-6 uker gamle (av begge kjønn) og kvinnelige Balb / c nakne mus i alderen 4-6 uker gamle ble brukt til denne studien. Dyrene ble hentet fra en kommersiell kilde (se materialtabell). Den etiske komiteen ved West China Hospita...

Denne studien har vellykket etablert de subkutane PDX-modellene til ATC og HNSCC. Det er mange aspekter å være oppmerksom på under prosessen med PDX-modellkonstruksjon. Når tumorvevet skilles fra pasienten, skal det legges inn i isboksen og sendes til laboratoriet for inokulering så snart som mulig. Etter at svulsten kommer til laboratoriet, må operatøren være oppmerksom på å opprettholde et sterilt felt og praktisere aseptiske prosedyrer. For nålbiopsiprøver, fordi tumorvevet er spesielt lite, vil inokulerin...

PDX-modellen er en dyremodell der humant tumorvev transplanteres til immundefekte mus og vokser i miljøet gitt av musene1. Tradisjonelle tumorcellelinjemodeller lider av flere ulemper, for eksempel mangel på heterogenitet, manglende evne til å beholde tumormikromiljøet, sårbarheten for genetiske variasjoner under gjentatte in vitro-passasjer og den dårlige kliniske anvendelsen 2,3. De viktigste ulempene ved genetisk konstruerte dyremodeller er det potensielle tapet av genomiske egenskaper hos humane svulster, innføring av nye ukjente mutasjoner og vanskeligheten med å identifisere graden av homologi mellom musetumorer og humane svulster4. I tillegg er utarbeidelsen av genmodifiserte dyremodeller kostbar, tidkrevende og relativt ineffektiv4.
PDX-modellen har mange fordeler i forhold til andre tumormodeller når det gjelder å reflektere tumorheterogenitet. Fra histopatologiens perspektiv, selv om musemotparten erstatter den menneskelige stroma over tid, bevarer PDX-modellen den morfologiske strukturen til primærtumorbrønnen. I tillegg bevarer PDX-modellen den metabolomiske identiteten til primærtumoren i minst fire generasjoner og reflekterer bedre de komplekse sammenhengene mellom tumorceller og deres mikromiljø, noe som gjør den unik i å simulere vekst, metastase, angiogenese og immunsuppresjon av humant tumorvev 5,6,7. På cellulært og molekylært nivå reflekterer PDX-modellen nøyaktig inter- og intratumorheterogeniteten til humane svulster, samt fenotypiske og molekylære egenskaper ved opprinnelig kreft, inkludert genuttrykksmønstre, mutasjonsstatus, kopinummer og DNA-metylering og proteomikk 8,9. PDX-modeller med forskjellige passasjer har samme følsomhet for medisinering, noe som indikerer at genuttrykket til PDX-modeller er svært stabilt10,11. Studier har vist en utmerket korrelasjon mellom responsen til PDX-modellen på et legemiddel og de kliniske responsene til pasienter på det stoffet12,13. Derfor har PDX-modellen dukket opp som en kraftig preklinisk og translasjonell forskningsmodell, spesielt for legemiddelscreening og prediksjon av klinisk prognose.
Skjoldbruskkjertelkreft er en vanlig ondartet svulst i det endokrine systemet og er en human malignitet som har vist en rask økning i forekomst de siste årene14. Anaplastisk skjoldbruskkarsinom (ATC) er den mest ondartede skjoldbruskkjertelkreften, med en median pasientoverlevelse på bare 4,8 måneder15. Selv om bare et mindretall av skjoldbruskkjertelkreftpasienter diagnostiseres med ATC hvert år i Kina, er dødeligheten nær 100%16,17,18. ATC vokser vanligvis raskt og invaderer tilstøtende vev i nakken samt livmorhalsk lymfeknuter, og omtrent halvparten av pasientene har fjernmetastaser19,20. Hode og nakke plateepitelkarsinom (HNSCC) er den sjette vanligste kreft i verden og en av de viktigste årsakene til kreft dødsfall, med anslagsvis 600.000 mennesker som lider av HNSCC hvert år21,22,23. HNSCC inkluderer et stort antall svulster, inkludert de i nesen, bihulene, munnen, mandlene, svelget og strupehodet24. ATC og HNSCC er to av de viktigste hode- og nakkemalignitetene. For å legge til rette for utvikling av nye terapeutiske midler og personlige behandlinger, er det nødvendig å utvikle robuste og avanserte prekliniske dyremodeller som PDX-modeller av ATC og HNSCC.
Denne artikkelen introduserer detaljerte metoder for å etablere den subkutane PDX-modellen av ATC og HNSCC, analyserer nøkkelfaktorene som påvirker tumoropptakshastigheten i modellkonstruksjon, og sammenligner de histopatologiske egenskapene mellom PDX-modellen og primærtumoren. I mellomtiden, i dette arbeidet, ble in vivo farmakodynamiske tester utført ved hjelp av de vellykket konstruerte PDX-modellene for å validere deres kliniske relevans.

<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

Pasientavledede xenograft (PDX) modeller bevarer trofast de histologiske og genetiske egenskapene til primærtumoren og opprettholder dens heterogenitet. Farmakodynamiske resultater basert på PDX-modeller er sterkt korrelert med klinisk praksis. Anaplastisk skjoldbruskkarsinom (ATC) er den mest ondartede subtypen av skjoldbruskkjertelkreft, med sterk invasivitet, dårlig prognose og begrenset behandling. Selv om forekomsten av ATC står for bare 2% -5% av skjoldbruskkjertelkreft, er dødeligheten så høy som 15% -50%. Hode og nakke plateepitelkarsinom (HNSCC) er en av de vanligste hode og nakke maligniteter, med over 600 000 nye tilfeller over hele verden hvert år. Her presenteres detaljerte protokoller for å etablere PDX-modeller av ATC og HNSCC. I dette arbeidet ble nøkkelfaktorene som påvirker suksessraten for modellkonstruksjon analysert, og de histopatologiske egenskapene ble sammenlignet mellom PDX-modellen og primærtumoren. Videre ble modellens kliniske relevans validert ved å evaluere in vivo terapeutisk effekt av representative klinisk brukte legemidler i de vellykket konstruerte PDX-modellene.

Totalt 18 skjoldbruskkjertelkreftprøver ble transplantert, og fem PDX-modeller av skjoldbruskkjertelkreft ble vellykket konstruert (27,8% tumoropptaksrate), inkludert fire tilfeller av udifferensiert skjoldbruskkreft og ett tilfelle av anaplastisk skjoldbruskkreft. Korrelasjonen mellom suksessraten for modellkonstruksjon og alder, kjønn, tumordiameter, tumorgrad og differensiering ble analysert. Selv om modellens suksessrate for grad 4-tumorprøver var høyere enn for prøver med lavere karakterer, og suksessraten for ...

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

Den nåværende protokollen etablerer og karakteriserer en pasientavledet xenograft (PDX) modell av anaplastisk skjoldbruskkarsinom (ATC) og hode og nakke plateepitelkarsinom (HNSCC), da PDX-modeller raskt blir standarden innen translasjonell onkologi.

Etablering og karakterisering av pasientderiverte xenograftmodeller av anaplastisk tyreoideakarsinom og hode- og nakkeplateepitelkarsinom

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

Denne protokollen bidrar til å etablere ATC- og HNSCC PDX-modeller som bedre reflekterer tumorheterogenitet, molekylært mangfold og forutsier klinikkutfall. Teknikken er enkel å betjene, har høy suksessrate, og kan også være egnet for andre PDX-modeller. Denne teknikken kan utvides mot anti-kreft narkotika følsomhet screening for å veilede personlig behandling av kreft pasient.En person som aldri har utført denne teknikken, kan støte på noen vanskeligheter, og det anbefales å være oppmerksom på alle detaljer i ordningen. Etter å ha oppnådd ATC- og HNSCC-tumorprøver i et 50 millimeter sentrifugerør som inneholder steril HTK-løsning, desinfiser dem med 75% alkohol. Bruk sterilisert oftalmisk tang for å overføre tumorvevet til en seks centimeter petriskål fylt med saltvann, og kutt dem i små biter ved hjelp av et blad.Overfør deretter bitene til en ny seks centimeter petriskål som inneholder saltvannet og pakk den inn med forseglingsfilm. Legg den innpakkede tallerkenen i en isboks, bær den til det patogenfrie dyrerommet med saks, tang og inokulasjonsnåler. Etter å ha bedøvet musen, fjern håret på høyre lateral thorax og desinfiser området med 75% alkohol.Bruk saks til å lage et to millimeter snitt midt på høyre lateral thorax. Med tang, ta vevet fra petriskålen og legg det i trokarnålen. Hold musen og stram huden på stikkstedet.Sett trokaren med svulststykket inn i snittet til det subkutane rommet, flytt deretter til baksiden av skulderen og skyv trokarkjernen. For å reservere det gjenværende vevet ved hjelp av et sterilt gasbind, fjern saltvann fra svulstoverflaten, slik at det ikke er for vått. Sett fire til seks vevstykker i et to-milliliters cellekryopreserveringsrør og tilsett en milliliter kryopreserveringsløsning i røret.Plasser deretter røret i en gradient kjøleboks og frys den ved minus 80 grader Celsius over natten. Til slutt, overfør den til flytende nitrogen. For gjenoppliving av PDX-modelltumorene, bruk Vernier-kalipere til å måle lengden og bredden av den subkutane svulsten en gang i uken.Beregn tumorvolumet og tegne tumorvekstkurven. Deretter, ved hjelp av saks, kutt den avlivede musehuden rundt svulsten. Fjern svulsten med tang og legg den i en petriskål.Utfør tumortransplantasjonen til femte generasjon mus, som tidligere vist. Velg tumorvevet til en P5-generasjons ATC PDX-modellmus. Skjær den i to til fire kubikkmillimeter biter.Inokulere disse bitene subkutant som tidligere demonstrert, til høyre bak på en naken, fire til seks ukers kvinnelig BALB / c mus. Når svulsten vokser 50 til 150 kubikkmillimeter, del musene i tre grupper. Etter administrering av lenvatinib, cisplatin, og kontroll to ganger i uken, måle musens kroppsvekt.Mål også tumorvolumet. Korrelasjonsanalysen viser at suksessraten for ATC PDX-modellkonstruksjon ikke var avhengig av alder, kjønn, tumordiameter, tumorgrad og differensiering. Tumorinntaksraten i HNSCC PDX-modellkonstruksjonen viste at graden av differensiering var assosiert med modellens suksessrate, mens de andre parametrene ikke påvirket tumoropptakshastigheten.Tumorvekstkurvene for hver PDX-modell illustrerte at ATC-prøvene ble stabilt overført til P3-generasjonen, mens to tilfeller av HNSCC-prøver ikke klarte å danne svulster etter å ha gått over til P1-generasjonen. Tumorveksthastigheten til P0-generasjonen for de fleste PDX-modeller var relativt langsommere enn for de senere passasjene, sannsynligvis på grunn av tilpasningen av musemikromiljøet. Histopatologisk undersøkelse viste at PDX-svulstene beholder de morfologiske egenskapene til primærsvulstene.Behandling med lenvatinib hemmet tumorvekst signifikant og viste lavere tumorvekt i ATC PDX-modellen sammenlignet med kontrollgruppen. I tillegg viste ikke lenvatinibbehandlede mus merkbare endringer i totalvekten. Overdreven cisplatindosering resulterte i signifikant toksisitet, noe som fremgår av vekttap og til og med død.Friske svulster må vaskes flere ganger med vanlig saltvann før de kuttes i stykker. Blanding av biopsied tumorprøver med og inokulere dem vil trolig føre til tumordannelse. Denne modellen kan brukes til tumorbiologisk forskning, legemiddelscreening, personlig terapi.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

En modell for perinevral invasjon i Head and Neck Plateepitelkarsinom

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

Fargelysfluorescensimmunohistokjemi av T-celle-subpopulasjoner i Archival Formalin-fikserte, paraffin-innebygde humane Orofaryngeale Squamous Cell Karsinomeksempler

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

Terapi Testing i en Spheroid-basert 3D celle kultur modell for hodet og nakken Squamous celle Carcinoma

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

Fabrikasjon av tungen ekstracellulær Matrix og rekonstituering tungen Squamous celle 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

Intramucosal vaksinasjon av Squamous celle Carcinoma celler i mus for svulst immun profilering og behandling respons vurdering

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

Pasient-avledet Orthotopic Xenograft modeller for Human Urotelialt Cell kreft og tykktarmskreft tumor vekst og spontan metastasering

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

Etablering av magekreft pasient-avledet Xenograft modeller og primær celle Lines

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

Isolering og karakterisering av pasient-avledet bukspyttkjertelen ductal Adenokarsinom Organoid modeller

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

Flerdimensjonal kokultur system for å modellere lungeplatekarsinom progresjon

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