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

Este trabajo fue apoyado por el Programa de Apoyo a la Ciencia y la Tecnología de la Provincia de Sichuan (Subvención Nos. 2019JDRC0019 y 2021ZYD0097), el proyecto 1.3.5 para disciplinas de excelencia, Hospital de China Occidental, Universidad de Sichuan (Subvención No. ZYJC18026), el proyecto 1.3.5 para disciplinas de excelencia-Proyecto de Incubación de Investigación Clínica, Hospital de China Occidental, Universidad de Sichuan (Subvención No. 2020HXFH023), los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales (SCU2022D025), el Proyecto de Cooperación Internacional de la Oficina de Ciencia y Tecnología de Chengdu (Subvención No. 2022-GH02-00023-HZ), el Proyecto de Chispa de Innovación de la Universidad de Sichuan (Subvención No. 2019SCUH0015) y el Fondo de Capacitación de Talentos para la Integración de Ingeniería Médica del Hospital de China Occidental - Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónicas (Subvención No. HXDZ22012).

Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las directrices y protocolos de la Asociación para la Evaluación y Acreditación del Cuidado de Animales de Laboratorio aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Hospital de China Occidental de la Universidad de Sichuan. Para el presente estudio se utilizaron ratones inmunodeficientes NOD-SCID de 4 a 6 semanas de edad (de ambos sexos) y ratones desnudos Balb/c hembras de 4 a 6 semanas de edad. Los animales fueron obtenidos de...

Este estudio ha establecido con éxito los modelos PDX subcutáneos de ATC y HNSCC. Hay muchos aspectos a los que prestar atención durante el proceso de construcción del modelo PDX. Cuando el tejido tumoral se separa del paciente, debe colocarse en la caja de hielo y enviarse al laboratorio para su inoculación lo antes posible. Después de que el tumor llega al laboratorio, el operador debe prestar atención al mantenimiento de un campo estéril y practicar procedimientos asépticos. Para las muestras de biopsia con a...

El modelo PDX es un modelo animal en el que el tejido tumoral humano se trasplanta en ratones inmunodeficientes y crece en el ambiente proporcionado por los ratones1. Los modelos tradicionales de líneas celulares tumorales sufren de varias desventajas, como la falta de heterogeneidad, la incapacidad de retener el microambiente tumoral, la vulnerabilidad a las variaciones genéticas durante los pasajes in vitro repetidos y la aplicación clínica deficiente 2,3. Los principales inconvenientes de los modelos animales genéticamente modificados son la pérdida potencial de las características genómicas de los tumores humanos, la introducción de nuevas mutaciones desconocidas y la dificultad para identificar el grado de homología entre los tumores de ratón y los tumores humanos4. Además, la preparación de modelos animales genéticamente modificados es costosa, lenta y relativamente ineficiente4.
El modelo PDX tiene muchas ventajas sobre otros modelos tumorales en cuanto a reflejar la heterogeneidad tumoral. Desde la perspectiva de la histopatología, aunque la contraparte del ratón reemplaza al estroma humano con el tiempo, el modelo PDX preserva bien la estructura morfológica del tumor primario. Además, el modelo PDX conserva la identidad metabolómica del tumor primario durante al menos cuatro generaciones y refleja mejor las complejas interrelaciones entre las células tumorales y su microambiente, lo que lo hace único en la simulación del crecimiento, la metástasis, la angiogénesis y la inmunosupresión del tejido tumoral humano 5,6,7. A nivel celular y molecular, el modelo PDX refleja con precisión la heterogeneidad intertumoral e intratumoral de los tumores humanos, así como las características fenotípicas y moleculares del cáncer original, incluidos los patrones de expresión génica, el estado de mutación, el número de copias y la metilación del ADN y la proteómica 8,9. Los modelos PDX con diferentes pasajes tienen la misma sensibilidad a la terapia farmacológica, lo que indica que la expresión génica de los modelos PDX es altamente estable10,11. Estudios han demostrado una excelente correlación entre la respuesta del modelo PDX a un fármaco y las respuestas clínicas de los pacientes a ese fármaco12,13. Por lo tanto, el modelo PDX se ha convertido en un poderoso modelo de investigación preclínica y traslacional, particularmente para la detección de fármacos y la predicción del pronóstico clínico.
El cáncer de tiroides es un tumor maligno común del sistema endocrino y es una neoplasia maligna humana que ha mostrado un rápido aumento de la incidencia en los últimos años14. El carcinoma anaplásico de tiroides (ATC) es el cáncer de tiroides más maligno, con una mediana de supervivencia del paciente de sólo 4,8 meses15. Aunque sólo una minoría de los pacientes con cáncer de tiroides son diagnosticados con ATC cada año en China, la tasa de mortalidad es cercana al 100%16,17,18. El ATC generalmente crece rápidamente e invade los tejidos adyacentes del cuello, así como los ganglios linfáticos cervicales, y aproximadamente la mitad de los pacientes tienen metástasis a distancia19,20. El carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC) es el sexto cáncer más común en el mundo y una de las principales causas de muerte por cáncer, con un estimado de 600,000 personas que sufren de HNSCC cada año21,22,23. El HNSCC incluye una gran cantidad de tumores, incluidos los de la nariz, los senos paranasales, la boca, las amígdalas, la faringe y la laringe24. ATC y HNSCC son dos de las principales neoplasias malignas de cabeza y cuello. Para facilitar el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos y tratamientos personalizados, es necesario desarrollar modelos animales preclínicos robustos y avanzados, como los modelos PDX de ATC y HNSCC.
Este artículo presenta métodos detallados para establecer el modelo PDX subcutáneo de ATC y HNSCC, analiza los factores clave que afectan la tasa de toma del tumor en la construcción del modelo y compara las características histopatológicas entre el modelo PDX y el tumor primario. Mientras tanto, en este trabajo, se realizaron pruebas farmacodinámicas in vivo utilizando los modelos PDX construidos con éxito para validar su relevancia clínica.

<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

Los modelos de xenoinjerto derivado del paciente (PDX) preservan fielmente las características histológicas y genéticas del tumor primario y mantienen su heterogeneidad. Los resultados farmacodinámicos basados en modelos PDX están altamente correlacionados con la práctica clínica. El carcinoma anaplásico de tiroides (ATC) es el subtipo más maligno de cáncer de tiroides, con fuerte invasividad, mal pronóstico y tratamiento limitado. Aunque la tasa de incidencia de ATC representa solo el 2% -5% del cáncer de tiroides, su tasa de mortalidad es tan alta como 15% -50%. El carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC) es una de las neoplasias malignas de cabeza y cuello más comunes, con más de 600,000 casos nuevos en todo el mundo cada año. En este documento, se presentan protocolos detallados para establecer modelos PDX de ATC y HNSCC. En este trabajo, se analizaron los factores clave que influyen en la tasa de éxito de la construcción del modelo y se compararon las características histopatológicas entre el modelo PDX y el tumor primario. Además, la relevancia clínica del modelo se validó mediante la evaluación de la eficacia terapéutica in vivo de fármacos representativos utilizados clínicamente en los modelos PDX construidos con éxito.

Se trasplantaron un total de 18 muestras de cáncer de tiroides y se construyeron con éxito cinco modelos PDX de cáncer de tiroides (tasa de toma de tumores del 27,8 %), incluidos cuatro casos de cáncer de tiroides indiferenciado y un caso de cáncer anaplásico de tiroides. Se analizó la correlación entre la tasa de éxito de la construcción del modelo y la edad, el sexo, el diámetro del tumor, el grado tumoral y la diferenciación. Aunque la tasa de éxito del modelo de muestras tumorales de grado 4 fue mayor qu...

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

El presente protocolo establece y caracteriza un modelo de xenoinjerto derivado del paciente (PDX) de carcinoma anaplásico de tiroides (ATC) y carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC), ya que los modelos PDX se están convirtiendo rápidamente en el estándar en el campo de la oncología traslacional.

Establecimiento y caracterización de modelos de xenoinjerto derivados de pacientes de carcinoma anaplásico de tiroides y carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello

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

Este protocolo ayuda a establecer modelos ATC y HNSCC PDX que reflejan mejor la heterogeneidad tumoral, la diversidad molecular y predicen los resultados clínicos. La técnica es simple de operar, tiene una alta tasa de éxito y también puede ser adecuada para otros modelos PDX. Esta técnica se puede extender hacia la detección de sensibilidad a los medicamentos contra el cáncer para guiar el tratamiento personalizado del paciente con cáncer.Una persona que nunca ha realizado esta técnica puede encontrar algunas dificultades y se recomienda prestar atención a cada detalle del esquema. Después de obtener muestras de tumores ATC y HNSCC en un tubo de centrífuga de 50 milímetros que contiene solución estéril de HTK, desinfectarlos con alcohol al 75%. Use fórceps oftálmicos esterilizados para transferir el tejido tumoral a una placa de Petri de seis centímetros llena de solución salina, y córtelos en trozos pequeños con una cuchilla.Luego, transfiera las piezas a una nueva placa de Petri de seis centímetros que contenga la solución salina y envuélvala con una película de sellado. Coloque el plato envuelto en una caja de hielo, llévelo a la habitación de animales libre de patógenos con tijeras, fórceps y agujas de inoculación. Después de anestesiar al ratón, retire el vello del tórax lateral derecho y desinfecte el área con alcohol al 75%.Use tijeras para hacer una incisión de dos milímetros en el centro del tórax lateral derecho. Con fórceps, tome el tejido de la placa de Petri y colóquelo en la aguja del trócar. Sostenga el ratón y apriete la piel en el sitio de punción.Inserte el trócar con la pieza tumoral en la incisión en el espacio subcutáneo, luego muévase a la parte posterior del hombro y empuje el núcleo del trócar. Para reservar el tejido restante con una gasa estéril, retire la solución salina de la superficie del tumor, asegurándose de que no esté excesivamente húmeda. Coloque de cuatro a seis piezas de tejido en un tubo de criopreservación de células de dos mililitros y agregue un mililitro de solución de criopreservación en el tubo.Luego, coloque el tubo en una caja de enfriamiento de gradiente y congélelo a menos 80 grados centígrados durante la noche. Finalmente, transfiéralo a nitrógeno líquido. Para resucitar los tumores modelo PDX, use calibradores Vernier para medir la longitud y anchura del tumor subcutáneo una vez a la semana.Calcular el volumen del tumor y dibujar la curva de crecimiento del tumor. Luego, usando tijeras, corte la piel de ratón sacrificada que rodea el tumor. Extirpar el tumor con fórceps y colocarlo en una placa de Petri.Realizar el trasplante de tumor hasta la quinta generación de ratones, como se demostró anteriormente. Seleccione el tejido tumoral de un ratón modelo ATC PDX de generación P5. Córtalo en trozos de dos a cuatro milímetros cúbicos.Inocular estas piezas por vía subcutánea como se demostró anteriormente, a la espalda derecha de un ratón BALB/c hembra desnudo de cuatro a seis semanas. Cuando el tumor crezca de 50 a 150 milímetros cúbicos, divida los ratones en tres grupos. Después de administrar lenvatinib, cisplatino y control dos veces por semana, mida el peso corporal del ratón.Además, medir el volumen del tumor. El análisis de correlación muestra que la tasa de éxito de la construcción del modelo ATC PDX no dependió de la edad, el sexo, el diámetro del tumor, el grado del tumor y la diferenciación. La tasa de captación tumoral en la construcción del modelo HNSCC PDX demostró que el grado de diferenciación se asoció con la tasa de éxito del modelo, mientras que los otros parámetros no afectaron la tasa de captación tumoral.Las curvas de crecimiento tumoral para cada modelo PDX ilustraron que las muestras ATC se pasaron de manera estable a la generación P3, mientras que dos casos de muestras de HNSCC no lograron formar tumores después de pasar a la generación P1. La tasa de crecimiento tumoral de la generación P0 para la mayoría de los modelos PDX fue relativamente más lenta que para los pasajes posteriores, probablemente debido a la adaptación del microambiente del ratón. El examen histopatológico demostró que los tumores PDX conservan las características morfológicas de los tumores primarios.El tratamiento con lenvatinib inhibió significativamente el crecimiento tumoral y mostró un menor peso tumoral en el modelo ATC PDX en comparación con el grupo control. Además, los ratones tratados con lenvatinib no exhibieron cambios perceptibles en su peso total. La dosis excesiva de cisplatino resultó en toxicidad significativa, como lo demuestra la pérdida de peso e incluso la muerte.Los tumores frescos deben lavarse varias veces con solución salina normal antes de cortarse en pedazos. La mezcla de muestras de tumores biopsiadas con y su inoculación probablemente causará la formación de tumores. Este modelo se puede utilizar para la investigación de la biología tumoral, la detección de fármacos, la terapia personalizada.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Un modelo para la invasión perineural en cabeza y cuello Carcinoma de células escamosas

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

Investigación

Investigación sobre el cáncer

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

Inmunohistoquímica de fluorescencia de cuatro colores de las subpoblaciones de células T en muestras de carcinoma de células escamosas humanas orofaríngeas fijadas con formol fijadas en parafina

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

Terapia de prueba en un modelo de cultivo celular 3D basado en el esferoide para cabeza y cuello de células escamosas

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

Fabricación de la matriz extracelular de la lengua y reconstitución de células escamosas de lengua 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 inoculación de células escamosas células en ratones para perfilar inmune del Tumor y tratamiento evaluación de respuesta

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

Modelos de xenoinjerto ortotópico derivados del paciente para el carcinoma de células uroteliales humanas y el crecimiento tumoral del cáncer colorrectal y la metástasis espontánea

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

Establecimiento de modelos de xenoinjerto saqueos derivados del paciente y líneas celulares primarias

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

Aislamiento y caracterización de modelos de organoide de adenocarcinoma ductal pancreático derivados del paciente

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

Sistema de cocultura multidimensional para modelar la progresión del carcinoma escamoso pulmonar

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