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

Detta arbete stöddes av Sichuanprovinsens vetenskapliga och tekniska stödprogram (bidrag nr 2019JDRC0019 och 2021ZYD0097), 1.3.5-projektet för spetskompetensdiscipliner, West China Hospital, Sichuan University (bidrag nr ZYJC18026), 1.3.5-projektet för discipliner av excellens-Clinical Research Incubation Project, West China Hospital, Sichuan University (bidrag nr 2020HXFH023), de grundläggande forskningsfonderna för de centrala universiteten (SCU2022D025), det internationella samarbetsprojektet från Chengdu Science and Technology Bureau (bidragsnummer 2022-GH02-00023-HZ), Innovation Spark-projektet vid Sichuan University (bidragsnummer 2019SCUH0015) och Talent Training Fund for Medical-engineering Integration of West China Hospital - University of Electronic Science and Technology (bidrag nr. HXDZ22012).

Alla djurförsök utfördes i enlighet med Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care riktlinjer och protokoll som godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee of West China Hospital, Sichuan University. NOD-SCID immunbristfälliga möss i åldern 4-6 veckor gamla (av båda könen) och kvinnliga Balb / c nakna möss i åldern 4-6 veckor gamla användes för den aktuella studien. Djuren erhölls från en kommersiell källa (se Materialförteckning). Den etiska kommi...

Denna studie har framgångsrikt etablerat de subkutana PDX-modellerna av ATC och HNSCC. Det finns många aspekter att uppmärksamma under PDX-modellkonstruktionen. När tumörvävnaden separeras från patienten ska den läggas i isboxen och skickas till laboratoriet för inokulering så snart som möjligt. Efter att tumören anländer till laboratoriet måste operatören vara uppmärksam på att upprätthålla ett sterilt fält och öva aseptiska förfaranden. För nålbiopsiprover, eftersom tumörvävnaden är särskilt...

PDX-modellen är en djurmodell där mänsklig tumörvävnad transplanteras till immunbristfälliga möss och växer i den miljö som mössen tillhandahåller1. Traditionella tumörcellinjemodeller lider av flera nackdelar, såsom bristen på heterogenitet, oförmågan att behålla tumörmikromiljön, sårbarheten för genetiska variationer under upprepade in vitro-passager och den dåliga kliniska tillämpningen 2,3. De största nackdelarna med genetiskt modifierade djurmodeller är den potentiella förlusten av de genomiska egenskaperna hos mänskliga tumörer, införandet av nya okända mutationer och svårigheten att identifiera graden av homologi mellan mustumörer och humana tumörer4. Dessutom är utarbetandet av genetiskt modifierade djurmodeller dyrt, tidskrävande och relativt ineffektivt4.
PDX-modellen har många fördelar jämfört med andra tumörmodeller när det gäller att reflektera tumörheterogenitet. Ur histopatologins perspektiv, även om musens motsvarighet ersätter det mänskliga stroma över tiden, bevarar PDX-modellen den morfologiska strukturen hos den primära tumörbrunnen. Dessutom bevarar PDX-modellen den metabolomiska identiteten hos den primära tumören i minst fyra generationer och återspeglar bättre de komplexa sambanden mellan tumörceller och deras mikromiljö, vilket gör den unik för att simulera tillväxt, metastasering, angiogenes och immunsuppression av human tumörvävnad 5,6,7. På cellulär och molekylär nivå återspeglar PDX-modellen exakt heterogeniteten mellan och intratumörer hos humana tumörer, liksom de fenotypiska och molekylära egenskaperna hos ursprunglig cancer, inklusive genuttrycksmönster, mutationsstatus, kopieringsnummer och DNA-metylering och proteomik 8,9. PDX-modeller med olika passager har samma känslighet för läkemedelsbehandling, vilket indikerar att genuttrycket av PDX-modeller är mycket stabilt10,11. Studier har visat en utmärkt korrelation mellan PDX-modellens svar på ett läkemedel och patienternas kliniska svar på det läkemedlet12,13. Därför har PDX-modellen vuxit fram som en kraftfull preklinisk och translationell forskningsmodell, särskilt för läkemedelsscreening och klinisk prognosprediktion.
Sköldkörtelcancer är en vanlig malign tumör i det endokrina systemet och är en mänsklig malignitet som har visat en snabb ökning av incidensen de senaste åren14. Anaplastiskt sköldkörtelcancer (ATC) är den mest maligna sköldkörtelcancern, med en medianpatientöverlevnad på endast 4,8 månader15. Även om endast en minoritet av sköldkörtelcancerpatienter diagnostiseras med ATC varje år i Kina, är dödligheten nära 100%16,17,18. ATC växer vanligtvis snabbt och invaderar de intilliggande vävnaderna i nacken samt livmoderhalslymfkörtlarna, och ungefär hälften av patienterna har avlägsna metastaser19,20. Skivepitelcancer i huvud och hals (HNSCC) är den sjätte vanligaste cancerformen i världen och en av de främsta orsakerna till dödsfall i cancer, med uppskattningsvis 600 000 personer som lider av HNSCC varje år21,22,23. HNSCC innehåller ett stort antal tumörer, inklusive de i näsan, bihålorna, munnen, tonsillerna, svalget och struphuvudet24. ATC och HNSCC är två av de viktigaste huvud- och nackmaligniteterna. För att underlätta utvecklingen av nya terapeutiska medel och individanpassade behandlingar är det nödvändigt att utveckla robusta och avancerade prekliniska djurmodeller såsom PDX-modeller av ATC och HNSCC.
Denna artikel introducerar detaljerade metoder för att etablera den subkutana PDX-modellen för ATC och HNSCC, analyserar de viktigaste faktorerna som påverkar tumörhastigheten i modellkonstruktionen och jämför de histopatologiska egenskaperna mellan PDX-modellen och den primära tumören. Under tiden utfördes farmakodynamiska tester in vivo med hjälp av de framgångsrikt konstruerade PDX-modellerna för att validera deras kliniska 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

Patient-derived xenograft (PDX) modeller bevarar troget de histologiska och genetiska egenskaperna hos den primära tumören och bibehåller dess heterogenitet. Farmakodynamiska resultat baserade på PDX-modeller är starkt korrelerade med klinisk praxis. Anaplastiskt sköldkörtelcancer (ATC) är den mest maligna subtypen av sköldkörtelcancer, med stark invasivitet, dålig prognos och begränsad behandling. Även om incidensen av ATC står för endast 2% -5% av sköldkörtelcancer, är dess dödlighet så hög som 15% -50%. Skivepitelcancer i huvud och hals (HNSCC) är en av de vanligaste maligniteterna i huvud och hals, med över 600 000 nya fall över hela världen varje år. Här presenteras detaljerade protokoll för att upprätta PDX-modeller av ATC och HNSCC. I detta arbete analyserades de viktigaste faktorerna som påverkar framgångsgraden för modellkonstruktion och de histopatologiska egenskaperna jämfördes mellan PDX-modellen och den primära tumören. Vidare validerades modellens kliniska relevans genom att utvärdera den terapeutiska effekten in vivo av representativa kliniskt använda läkemedel i de framgångsrikt konstruerade PDX-modellerna.

Totalt 18 sköldkörtelcancerprover transplanterades och fem PDX-modeller av sköldkörtelcancer konstruerades framgångsrikt (27,8% tumörfrekvens), inklusive fyra fall av odifferentierad sköldkörtelcancer och ett fall av anaplastisk sköldkörtelcancer. Korrelationen mellan framgångsgraden för modellkonstruktion och ålder, kön, tumördiameter, tumörkvalitet och differentiering analyserades. Även om modellens framgångsgrad för tumörprover av grad 4 var högre än för prover med lägre kvaliteter, och framgå...

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

Detta protokoll etablerar och karakteriserar en patient-derived xenograft (PDX) modell av anaplastiskt sköldkörtelcancer (ATC) och skivepitelcancer i huvud och hals (HNSCC), eftersom PDX-modeller snabbt blir standarden inom translationell onkologi.

Etablering och karakterisering av patient-härledda xenograftmodeller av anaplastisk sköldkörtelcancer och skivepitelcancer i huvud och hals

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

Detta protokoll hjälper till att etablera ATC- och HNSCC PDX-modeller som bättre återspeglar tumörheterogenitet, molekylär mångfald och förutsäger kliniska resultat. Tekniken är enkel att använda, har en hög framgångsgrad och kan också vara lämplig för andra PDX-modeller. Denna teknik kan utvidgas mot screening mot cancerläkemedelskänslighet för att styra den personliga behandlingen av cancerpatienter.En person som aldrig har utfört denna teknik kan stöta på vissa svårigheter och uppmärksamma varje detalj i systemet rekommenderas. Efter att ha erhållit ATC- och HNSCC-tumörprover i ett 50-millimeters centrifugrör innehållande steril HTK-lösning, desinficera dem med 75% alkohol. Använd steriliserade oftalmiska pincett för att överföra tumörvävnaden till en sex centimeter petriskål fylld med saltlösning och skär dem i små bitar med ett blad.Överför sedan bitarna till en ny sex centimeter petriskål som innehåller saltlösningen och linda den med tätningsfilm. Placera den inslagna skålen i en islåda, bär den till det patogenfria djurrummet med sax, pincett och inokuleringsnålar. Efter bedövning av musen, ta bort håret på höger lateral bröstkorg och desinficera området med 75% alkohol.Använd sax för att göra ett snitt på två millimeter i mitten av höger lateral bröstkorg. Ta vävnaden från petriskålen med pincett och placera den i trokarnålen. Håll musen och dra åt huden på punkteringsstället.Sätt in trokaren med tumörstycket i snittet till det subkutana utrymmet, flytta sedan till baksidan av axeln och tryck på trokarkärnan. För att reservera den återstående vävnaden med en steril gasbindning, ta bort saltlösning från tumörytan, se till att den inte är alltför våt. Lägg fyra till sex vävnadsbitar i ett kryokonserveringsrör med två milliliter celler och tillsätt en milliliter kryokonserveringslösning i röret.Placera sedan röret i en gradientkylbox och frys det vid minus 80 grader Celsius över natten. Slutligen överför den till flytande kväve. För återupplivning av PDX-modellens tumörer, använd Vernier-bromsok för att mäta längden och bredden på den subkutana tumören en gång i veckan.Beräkna tumörvolymen och rita tumörtillväxtkurvan. Skär sedan med sax den avlivade mushuden som omger tumören. Ta bort tumören med pincett och placera den i en petriskål.Utför tumörtransplantationen till femte generationen möss, som tidigare visats. Välj tumörvävnaden hos en P5-generation ATC PDX-modellmus. Skär den i två till fyra kubikmillimeter bitar.Inokulera dessa bitar subkutant som tidigare visats, till höger bakom en naken, fyra till sex veckors kvinnlig BALB / c-mus. När tumören växer 50 till 150 kubikmillimeter, dela mössen i tre grupper. Efter administrering av lenvatinib, cisplatin och kontroll två gånger i veckan, mät musens kroppsvikt.Mät också tumörvolymen. Korrelationsanalysen visar att framgångsgraden för ATC PDX-modellkonstruktion inte var beroende av ålder, kön, tumördiameter, tumörkvalitet och differentiering. Tumörtagningshastigheten i HNSCC PDX-modellkonstruktionen visade att graden av differentiering var associerad med modellens framgångsgrad, medan de andra parametrarna inte påverkade tumörens hastighet.Tumörtillväxtkurvorna för varje PDX-modell illustrerade att ATC-proverna stabilt överfördes till P3-generationen, medan två fall av HNSCC-prover misslyckades med att bilda tumörer efter att ha gått över till P1-generationen. Tumörtillväxthastigheten för P0-generationen för de flesta PDX-modeller var relativt långsammare än för de senare passagerna, troligen på grund av anpassningen av musmikromiljön. Histopatologisk undersökning visade att PDX-tumörerna behåller de morfologiska egenskaperna hos de primära tumörerna.Behandling med lenvatinib hämmade signifikant tumörtillväxt och visade lägre tumörvikt i ATC PDX-modellen jämfört med kontrollgruppen. Dessutom uppvisade lenvatinibbehandlade möss inga märkbara förändringar i sin totala vikt. Överdriven cisplatindosering resulterade i signifikant toxicitet, vilket framgår av viktminskning och till och med dödsfall.Färska tumörer måste tvättas flera gånger med normal saltlösning innan de skärs i bitar. Blandning av biopsierade tumörprover med och inokulering av dem kommer sannolikt att orsaka tumörbildning. Denna modell kan användas för tumörbiologisk forskning, läkemedelsscreening, personlig terapi.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

En modell för Perineural invasion i huvud- och hals Skivepitelcancer

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

Fyra färgfluorescensimmunohistokemi av T-cell-subpopuleringar i Archival Formalin-fixade, paraffin-inbäddade humana orofaryngeala Squamous Cell Carcinomprover

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 testning i sfäroid-baserat 3D Cell kultur modell för huvud och hals skivepitelcancer

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

Tillverkning av tunga extracellulära Matrix och beredning av tungan skivepitelcancer 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 inokulering av skivepitelcancer celler i möss för tumör immun profilering och svar bedömning

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

Patient-härledda ortotopiska xenograft-modeller för Human Urotelial cellkarcinom och kolorektal cancer tumörtillväxt och spontan metastaser

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

Inrättande av patienter med Ventrikelhärledd xenograft-modell och primära cellinjer

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 och karakterisering av patient-derived bukspottskörteln ductal adenocarcinom 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

Flerdimensionella coculture system för att modellera Lung Skivepitelcancer Progression

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