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

Эта работа была поддержана Программой научно-технической поддержки провинции Сычуань (гранты No 2019JDRC0019 и 2021ZYD0097), проектом 1.3.5 по дисциплинам передового опыта, Западно-Китайская больница, Сычуаньский университет (грант No ZYJC18026), проектом 1.3.5 по дисциплинам передового опыта - Проект инкубации клинических исследований, Западно-Китайская больница, Сычуаньский университет (грант No 2020HXFH023), Фонды фундаментальных исследований для центральных университетов (SCU2022D025), Проект международного сотрудничества Научно-технического бюро Чэнду (грант No 2022-GH02-00023-HZ), проект «Инновационная искра» Сычуаньского университета (грант No 2019SCUH0015) и Фонд подготовки талантов для медико-инженерной интеграции Западно-китайской больницы - Университета электронных наук и технологий (грант No HXDZ22012).

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами и протоколами Ассоциации по оценке и аккредитации ухода за лабораторными животными, утвержденными Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию Западно-Китайской больницы Сычу?...

Это исследование успешно установило подкожные PDX-модели ATC и HNSCC. Есть много аспектов, на которые следует обратить внимание в процессе построения модели PDX. Когда опухолевая ткань отделена от пациента, ее следует положить в ящик со льдом и как можно скорее отправить в лабораторию для инок...

Модель PDX представляет собой животную модель, в которой опухолевая ткань человека трансплантируется иммунодефицитным мышам и растет в среде, обеспечиваемой мышами1. Традиционные модели опухолевых клеточных линий страдают от ряда недостатков, таких как отсутствие гетерогенности, неспособность сохранить микроокружение опухоли, уязвимость к генетическим вариациям во время повторных пассажей in vitro и плохое клиническое применение 2,3. Основными недостатками генетически модифицированных животных моделей являются потенциальная потеря геномных особенностей опухолей человека, внедрение новых неизвестных мутаций и сложность определения степени гомологии между опухолями мыши и опухолями человека4. Кроме того, подготовка генно-инженерных моделей животных является дорогостоящей, трудоемкой и относительно неэффективной4.
Модель PDX имеет много преимуществ по сравнению с другими моделями опухолей с точки зрения отражения гетерогенности опухоли. С точки зрения гистопатологии, хотя мышиный аналог со временем заменяет строму человека, модель PDX хорошо сохраняет морфологическую структуру первичной опухоли. Кроме того, модель PDX сохраняет метаболомную идентичность первичной опухоли в течение, по крайней мере, четырех поколений и лучше отражает сложные взаимосвязи между опухолевыми клетками и их микроокружением, что делает ее уникальной в моделировании роста, метастазирования, ангиогенеза и иммуносупрессии опухолевой ткани человека 5,6,7. На клеточном и молекулярном уровнях модель PDX точно отражает меж- и внутриопухолевую гетерогенность опухолей человека, а также фенотипические и молекулярные характеристики исходного рака, включая паттерны экспрессии генов, мутационный статус, число копий, метилирование ДНК и протеомику 8,9. Модели PDX с разными пассажами имеют одинаковую чувствительность к лекарственной терапии, что указывает на высокую стабильность экспрессии генов моделей PDX10,11. Исследования показали отличную корреляцию между реакцией модели PDX на лекарственное средство и клиническими реакциями пациентов на этот препарат12,13. Таким образом, модель PDX стала мощной моделью доклинических и трансляционных исследований, особенно для скрининга лекарств и прогнозирования клинического прогноза.
Рак щитовидной железы является распространенной злокачественной опухолью эндокринной системы и представляет собой злокачественное новообразование человека, которое показало быстрый рост заболеваемости в последние14 лет. Анапластическая карцинома щитовидной железы (АТХ) является наиболее злокачественным раком щитовидной железы, при этом средняя выживаемость пациентов составляет всего 4,8 месяца15. Несмотря на то, что только у меньшинства пациентов с раком щитовидной железы ежегодно диагностируется АТХ в Китае, уровень смертности близок к 100%16,17,18. АТХ обычно быстро растет и проникает в соседние ткани шеи, а также в шейные лимфатические узлы, и около половины пациентов имеют отдаленные метастазы19,20. Плоскоклеточный рак головы и шеи (HNSCC) является шестым по распространенности раком в мире и одной из основных причин смерти от рака, при этом, по оценкам, 600 000 человек страдают от HNSCC каждый год21,22,23. HNSCC включает большое количество опухолей, в том числе в носу, пазухах, рту, миндалинах, глотке и гортани24. ATC и HNSCC являются двумя основными злокачественными новообразованиями головы и шеи. Чтобы облегчить разработку новых терапевтических агентов и персонализированных методов лечения, необходимо разработать надежные и продвинутые доклинические модели животных, такие как модели PDX ATC и HNSCC.
В данной статье представлены подробные методы построения подкожной PDX-модели ATC и HNSCC, проанализированы ключевые факторы, влияющие на скорость захвата опухоли в построении модели, и проведено сравнение гистопатологических характеристик между моделью PDX и первичной опухолью. Между тем, в этой работе были проведены фармакодинамические тесты in vivo с использованием успешно построенных моделей PDX с целью проверки их клинической значимости.

<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

Модели ксенотрансплантата пациента (PDX) точно сохраняют гистологические и генетические характеристики первичной опухоли и поддерживают ее гетерогенность. Фармакодинамические результаты, основанные на моделях PDX, сильно коррелируют с клинической практикой. Анапластическая карцинома щитовидной железы (АТХ) является наиболее злокачественным подтипом рака щитовидной железы с сильной инвазивностью, плохим прогнозом и ограниченным лечением. Хотя уровень заболеваемости АТХ составляет всего 2-5% случаев рака щитовидной железы, уровень смертности от него достигает 15-50%. Плоскоклеточный рак головы и шеи (HNSCC) является одним из наиболее распространенных злокачественных новообразований головы и шеи, ежегодно во всем мире регистрируется более 600 000 новых случаев. Здесь представлены подробные протоколы для создания PDX-моделей УВД и HNSCC. В данной работе были проанализированы ключевые факторы, влияющие на успешность построения модели, а также проведено сравнение гистопатологических особенностей между моделью PDX и первичной опухолью. Кроме того, клиническая значимость модели была подтверждена путем оценки терапевтической эффективности in vivo репрезентативных клинически используемых препаратов в успешно построенных моделях PDX.

В общей сложности было пересажено 18 образцов рака щитовидной железы, и были успешно построены пять моделей рака щитовидной железы PDX (27,8% случаев взятия опухоли), включая четыре случая недифференцированного рака щитовидной железы и один случай анапластического рака щитовидной железы. ?...

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

Настоящий протокол устанавливает и характеризует модель ксенотрансплантата пациента (PDX) анапластической карциномы щитовидной железы (ATC) и плоскоклеточного рака головы и шеи (HNSCC), поскольку модели PDX быстро становятся стандартом в области трансляционной онкологии.

Создание и характеристика моделей ксенотрансплантатов анапластической карциномы щитовидной железы и плоскоклеточного рака головы и шеи

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

Этот протокол помогает создать модели ATC и HNSCC PDX, которые лучше отражают гетерогенность опухоли, молекулярное разнообразие и прогнозируют клинические результаты. Техника проста в эксплуатации, имеет высокий уровень успеха, а также может подходить для других моделей PDX. Этот метод может быть распространен на скрининг чувствительности к противораковым препаратам, чтобы направлять персонализированное лечение больного раком.Человек, который никогда не выполнял эту технику, может столкнуться с некоторыми трудностями, и рекомендуется обращать внимание на каждую деталь схемы. После получения образцов опухолей ATC и HNSCC в 50-миллиметровой центрифужной пробирке, содержащей стерильный раствор HTK, продезинфицируйте их 75%-ным спиртом. С помощью стерилизованных глазных щипцов перенесите опухолевую ткань в шестисантиметровую чашку Петри, наполненную физиологическим раствором, и разрежьте их на мелкие кусочки с помощью лезвия.Затем переложите кусочки в новую шестисантиметровую чашку Петри, содержащую физиологический раствор, и оберните ее герметизирующей пленкой. Поместите завернутую посуду в ящик для льда, отнесите ее в комнату для животных, свободных от патогенов, с ножницами, щипцами и прививочными иглами. После обезболивания мыши удалите волосы на правой боковой грудной клетке и продезинфицируйте область 75%-ным спиртом.С помощью ножниц сделайте двухмиллиметровый разрез посередине правой боковой грудной клетки. С помощью щипцов возьмите ткань из чашки Петри и поместите ее в иглу троакара. Зажмите мышь и подтяните кожу в месте прокола.Вставьте троакар с опухолевым кусочком в разрез в подкожное пространство, затем переместите в заднюю часть плеча и надавите на сердечник троакара. Чтобы сохранить оставшуюся ткань с помощью стерильной марли, удалите физиологический раствор с поверхности опухоли, убедившись, что она не слишком влажная. Поместите от четырех до шести кусочков ткани в двухмиллилитровую пробирку для криоконсервации клеток и добавьте в пробирку один миллилитр раствора для криоконсервации.Затем поместите трубку в градиентную охлаждающую камеру и заморозьте ее при температуре минус 80 градусов по Цельсию на ночь. Наконец, переведите его на жидкий азот. Для реанимации опухолей модели PDX используйте штангенциркуль для измерения длины и ширины подкожной опухоли один раз в неделю.Рассчитайте объем опухоли и нарисуйте кривую роста опухоли. Затем с помощью ножниц разрежьте усыпленную кожу мыши, окружающую опухоль. Удалите опухоль щипцами и поместите ее в чашку Петри.Выполняйте трансплантацию опухоли до пятого поколения мышей, как было показано ранее. Выберите опухолевую ткань мыши модели ATC PDX поколения P5. Разрежьте его на два-четыре кубических миллиметра.Прививайте эти кусочки подкожно, как было показано ранее, в правую спину обнаженной четырех-шестинедельной самки мыши BALB/c. Когда опухоль вырастет на 50-150 кубических миллиметров, разделите мышей на три группы. После введения ленватиниба, цисплатина и контроля два раза в неделю измерьте массу тела мыши.Кроме того, измерьте объем опухоли. Корреляционный анализ показал, что успешность построения модели ATC PDX не зависела от возраста, пола, диаметра опухоли, степени опухоли и дифференцировки. Скорость захвата опухоли в построении модели HNSCC PDX показала, что степень дифференцировки была связана с вероятностью успеха модели, в то время как другие параметры не влияли на скорость захвата опухоли.Кривые роста опухоли для каждой модели PDX показали, что образцы ATC стабильно передавались поколению P3, в то время как в двух случаях образцы HNSCC не смогли сформировать опухоли после перехода к поколению P1. Скорость роста опухоли поколения P0 для большинства моделей PDX была относительно медленнее, чем для более поздних пассажей, вероятно, из-за адаптации микроокружения мыши. Гистопатологическое исследование показало, что опухоли PDX сохраняют морфологические характеристики первичных опухолей.Лечение ленватинибом значительно ингибировало рост опухоли и показало меньшую массу опухоли в модели ATC PDX по сравнению с контрольной группой. Кроме того, у мышей, получавших ленватиниб, не наблюдалось заметных изменений в общем весе. Чрезмерная дозировка цисплатина приводила к значительной токсичности, о чем свидетельствует потеря веса и даже смерть.Свежие опухоли необходимо несколько раз промыть обычным физиологическим раствором, прежде чем разрезать на кусочки. Смешивание биопсийных образцов опухоли с ними и их инокуляция, скорее всего, приведет к образованию опухоли. Эта модель может быть использована для исследования биологии опухоли, скрининга лекарств, персонализированной терапии.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Модель для периневральная инвазия в области головы и шеи карцинома роговых клеток

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

Четырехцветная флуоресценция Иммуногистохимия субпопуляций Т-клеток в архивных формалиновых фиксированных, парафиновых встраиваемых образцах проксимальной клеточной карциномы человека

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

Терапия, тестирование в модели культуры на основе сфероида 3D клеток для головы и шеи плоскоклеточный рак

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

Изготовление язык внеклеточного матрикса и воссоздание язык плоскоклеточный рак в пробирке

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 прививки плоскоклеточный рак клеток мышей для опухоли иммунной профилирования и оценки реакции лечение

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

Пациент полученных ортотопические ксенотрансплантат Модели для человека Уротелиальной карциномы клеток и колоректального рака опухоли роста и спонтанного метастаза

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

Создание желудка рака пациента полученных Ксенотрансплантат Модели и первичные линии клеток

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

Изоляция и характеристика пациента полученных поджелудочной железы Ductal Аденокарцинома ОрганоидНые Модели

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

Многомерная система кокультуры для моделирования плоского квадроцикла Прогрессирование карциномы

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