Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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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Protocol
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 연구를 승인했습니다(프로토콜 번호 2020353). 각 환자는 서면 동의서를 제공했습니다.
1. 실험 준비
- 일회용 칼날, 멸균 가위와 핀셋, 종양 이식에 필요한 기타 도구를 배치하고 초청정 작업대에 올려 놓고 사전에 자외선을 조사합니다.
- 시험 중에 사용할 멸균 식염수와 페트리 접시를 준비하십시오.
2. 신선한 종양 조직의 획득 및 수송
- 수술실에서 신선한 종양 샘플(일반적으로 크기가 5mm x 5mm보다 큼)을 채취하여 멸균 HTK 용액( 재료 표 참조) 또는 식염수가 들어 있는 15mL 또는 50mL 원심분리기 튜브에 넣습니다. 원심분리기 튜브에 라벨을 붙입니다.
참고: ATC 또는 HNSCC 환자로부터 외과적 제거 또는 천자를 통해 신선한 종양 샘플을 얻었습니다. - 미리 준비된 아이스 박스에 원심분리기 튜브를 넣습니다.
참고: 이 기간 동안 이식 작업자는 이식에 필요한 품목을 준비해야 합니다( 재료 표 참조). - PDX 구성을 위해 샘플을 채취한 후 실험실로 운송하는 데 걸리는 시간이 2시간을 초과하지 않도록 합니다. 운반하는 동안 조직 활동을 보존하기 위해 조직이 들어 있는 튜브를 얼음-물 혼합물 또는 얼음 팩으로 둘러쌉니다.
3. 종양 이식
- 종양 조직이 실험실에 도착하면 기록하고 번호를 다시 매깁니다.
참고: 본 연구를 위해 환자 정보는 엄격하게 기밀로 유지되었습니다. 절차의 나머지 단계는 생물안전성 레벨 2(BSL-2) 실험실에서 수행되었습니다. 실험실에 들어갈 때는 작업복이나 보호복 위에 작업복을 착용하고 모자와 마스크를 착용하는 것이 좋습니다. 종양 조직의 치료는 생물 안전 캐비닛에서 수행됩니다. - 종양 조직이 들어있는 원심 분리기 튜브를 75 % 알코올로 소독하고 수술대에 놓습니다. 멸균 된 안과 겸자를 사용하여 종양 조직을 식염수로 채워진 6cm 페트리 접시로 옮깁니다. 그런 다음 칼날을 사용하여 약 2mm x 2mm 및 3mm x 3mm의 작은 조각으로 자릅니다.
- 종양 조직 조각을 적당량의 식염수가 들어있는 6cm 페트리 접시에 옮기고 밀봉 필름으로 접시를 싸서 아이스 박스에 넣고 필요한 도구 (가위, 집게 및 접종 바늘).
- 아래 단계에 따라 동물을 준비하십시오.
- 4-6주령 암컷 또는 수컷 NOD-SCID 면역결핍 마우스의 오른쪽 외측 흉부의 털을 제거하고 75% 알코올로 피부를 소독합니다. 80mg/kg 케타민과 10mg/kg 자일라진( 재료 표 참조)을 복강내 주사하여 마우스를 마취시키고 건조를 방지하기 위해 수의사 연고로 눈을 닦습니다. 페달 반사 상실을 통해 마취 깊이를 확인합니다.
- 생쥐의 오른쪽 측면 흉부 중앙에 있는 피부를 가위로 2mm 절개합니다.
- 페트리 접시에서 종양 조각을 꺼내 집게로 2.4mm x 2.0mm 투관침 바늘( 재료 표 참조)에 넣습니다.
- 마우스를 잡고 천자 부위의 피부를 조이고 종양 조각이 들어 있는 투관침을 사용하여 초기 2mm 피부 절개를 통해 종양을 삽입하고 어깨 뒤쪽으로 이동한 다음 투관침 코어를 밉니다.
- 종양 조각이 밖으로 밀려나고 투관침 천자에 의해 형성된 과도기 부비동에 남아 있는지 확인한 다음 투관침을 빼냅니다.
- 종양이 빠져 나올 때 바늘과 함께 움직이면 투관침을 사용하여 재설정하고 절개 부위를 봉합하십시오.
참고: 이 연구에서는 각 마우스를 등쪽 앞다리와 뒷다리에 접종했습니다. 종양 크기에 기초하여 각 환자로부터 종양 샘플 당 1 내지 3마리의 마우스를 접종하였다.
4. 종양 조직 보존, 고정 및 단백질 동결
참고: 나머지 종양 조직은 각각 종자 보존, 고정 및 DNA/RNA/단백질 동결에 사용되었습니다.
- 종양 표면이 과도하게 젖지 않도록 냉동 보존 튜브에 넣기 전에 멸균 거즈로 종양 표면에서 식염수를 제거합니다.
- 2 mL 세포 동결 보존 튜브에 2 mm x 2 mm 종양 조직 4-6 개를 넣고 90 % 소 태아 혈청 (FBS)과 10 % 디메틸 설폭 사이드 (DMSO)로 구성된 동결 보존 용액 1 mL를 튜브에 넣고 튜브를 그라데이션 냉각 상자에 넣고 -80 °C에서 밤새 동결시킨 후 마지막으로, 액체 질소로 옮깁니다.
- 병리학적 검사를 위한 조직 고정을 위해 3mm x 3mm 종양 조직 블록을 10% 완충 포르말린에 넣습니다.
- 3mm x 3mm 조직 블록을 2mL 세포 동결 보존 튜브에 넣고 액체 질소로 빠르게 동결한 다음 DNA/RNA 및 단백질 추출을 위해 -80°C 냉장고로 옮깁니다.
- HNSCC 환자의 흡연 이력, 종양 크기, 분화, 병리학적 아형, 암 등급, 암 병기, 원격 전이, 기원, 병력, 면역조직화학, 인유두종바이러스(HPV) 감염 및 치료 약물과 같은 환자의 임상 정보를 수집합니다.
5. PDX 모델 종양의 계대배양, 냉동보존 및 소생술
- 일주일에 한 번 버니어 캘리퍼스를 사용하여 마우스의 피하 종양의 길이와 너비를 측정하고 다음 공식에 따라 종양 부피를 계산합니다 : 종양 부피 = 0.5 × 길이 × 너비2. 종양 성장 곡선을 그립니다.
- PDX 종양이 2,000mm3에 도달하면, 이를 차세대 마우스로 계대시키고, 종양 재이식을 시행한다. 4단계에 따라 기기 준비를 수행합니다.
- 80mg/kg 케타민으로 마취한 후 자궁경부 탈구로 마우스를 안락사시킵니다.
- 75 % 알코올로 피부를 소독하십시오. 그런 다음 가위로 종양 주위의 피부를 자른 다음 집게로 종양을 제거하고 페트리 접시에 넣습니다.
- 3 단계에 따라 종양 이식 절차를 수행하십시오.
- 단계 4에 따라 PDX 모델 종양의 보존 및 냉동 보존을 수행합니다.
- 종양 조직의 소생술을 위해서는 천천히 얼고 빠르게 용해되는 원리를 따르십시오. 액체 질소에서 극저온 액체를 꺼낸 후 빠른 용해를 위해 37°C의 수조에 빠르게 넣습니다.
- 해동 과정을 가속화하기 위해 수조에서 극저온 액체를 부드럽게 흔듭니다.
- 해동하고, 세척을 위해 준비된 생리 식염수로 종양 조각을 옮긴 다음, 다음 세대의 마우스를 접종하십시오. 구체적인 수술은 3단계의 조직 이식 시술을 참고하시기 바랍니다.
6. ATC PDX 모델에서 렌바티닙과 시스플라틴의 치료 효능 결정
참고: ATC PDX 모델을 사용하여 티로신 키나제 억제제 렌바티닙과 화학요법 약물인 시스플라틴25,26,27의 치료 효과를 테스트했습니다.
- ATC PDX 모델(THY-017)의 P5 생성 종양 조직을 선택하고 2-4mm3 개의 조직 조각으로 절단하고 4-6주 암컷 Balb/c 누드 마우스 10마리의 오른쪽 등에 피하 접종(3단계)합니다.
- 종양 부피가 50-150 mm3 인 15 마리의 마우스를 선택하고 세 그룹으로 나눕니다.
- 1군에 렌바티닙(10mg/kg)을 1일 1회 15일간 위주사하고, 시스플라틴(3mg/kg)을 3일에 한 군에 복강주사하여 총 6회 투여하고, 대조군에게는 동일한 용량의 생리식염수를 투여한다.
- 일주일에 두 번 마우스의 체중과 종양 부피를 측정합니다.
- 시험이 끝나면 마우스를 안락사시키고(단계 5.3), 종양의 무게를 잰다.
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Representative Results
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, 상관관계 분석 결과는 이러한 요인들이 PDX 모델의 성공률과 관련이 없는 것으로 나타났다(표 1). 17개의 HNSCC 샘플이 접종되었고 HNSCC의 4개의 PDX 모델이 성공적으로 구성되었습니다. 모델 구성의 종양 복용률과 종양 샘플의 임상 매개변수 사이의 상관 분석은 분화 정도가 모델 성공률과 관련이 있는 반면 연령, 성별, 흡연 이력, 종양 직경, 암 등급, 전이 및 HPV 감염은 종양 복용률에 영향을 미치지 않는다는 것을 보여주었습니다(표 2).
상이한 환자로부터의 PDX 모델의 성장률을 더 잘 이해하기 위해 각 PDX 모델에 대한 종양 성장 곡선을 플롯팅하였다(도 1, 도 2 및 표 3). P0 내지 P5 세대로부터 THY-004의 평균 종양 형성 주기(접종으로부터 종양 크기 1,000mm3까지의 시간)는 각각 68일, 87일, 29일, 34일, 28일 및 26일이었다. P0 내지 P5 세대로부터 THY-012의 평균 종양 형성 주기는 각각 119일, 61일, 66일, 55일, 87일 및 116일이었다. P0 내지 P5 세대로부터 THY-017의 평균 종양 형성 주기는 각각 27일, 17일, 30일, 13일, 22일 및 15일이었다. P0 세대에서 P3 세대까지 THY-018의 평균 종양 형성 주기는 각각 134일, 70일, 48일 및 48일이었습니다. P0 내지 P3 세대로부터 THY-021의 평균 종양 형성 주기는 각각 53일, 66일, 35일 및 49일이었다. P0 내지 P4 세대로부터 OTO-017의 평균 종양 형성 주기는 각각 118일, 86일, 67일, 129일 및 88일이었다. P0 내지 P5 세대로부터 OTO-022의 평균 종양 형성 주기는 각각 155일, 55일, 32일, 37일, 27일 및 46일이었다. P0 내지 P2 세대로부터 OTO-030의 평균 종양 형성 주기는 각각 133일, 93일 및 104일이었다. P0 내지 P5 세대로부터 OTO-031의 평균 종양 형성 주기는 각각 144일, 58일, 33일, 34일, 52일 및 50일이었다. ATC 샘플은 P3 세대 이상으로 안정적으로 전달된 반면, HNSCC 샘플의 두 사례는 P1 세대로 전달된 후 종양을 형성하지 못했습니다. 일부 샘플의 성장률은 P0 세대에서 상대적으로 느렸지만 P1 및 이후 세대로 넘어간 후 성장률이 가속화되었습니다. 환자 종양의 조직병리학적 특성과 다른 세대의 PDX 모델의 조직병리학적 특성을 비교했습니다. 그 결과 PDX 종양과 환자 유래 원발성 종양은 형태학적으로 거의 유사했으며(그림 3), 환자와 PDX 세대가 다른 샘플링 영역의 이질성으로 인해 약간의 차이가 있을 수 있습니다.
렌바티닙(진행성 갑상선암 치료제로 승인된 다중 표적 티로신 키나제 억제제28)의 항종양 효능을 ATC의 PDX 모델에서 평가했습니다. 도 4A에 나타낸 바와 같이, 렌바티닙 처리는 정상 식염수 대조군에 비해 ATC PDX 모델에서 종양 성장을 유의하게 억제하였다(P < 0.05). 실험이 끝나면 종양 조직을 적출하고 무게를 측정하여 종양 무게를 측정했습니다. 대조군과 비교했을 때, 렌바티닙 치료군의 종양 중량은 더 낮았지만, 통계적 차이는 달성되지 않았다(도 4B). 또한, 렌바티닙으로 처리된 마우스에서 일반적인 상태 및 체중의 명백한 변화가 관찰되지 않았습니다(그림 4C). 실험 중 시스플라틴 투여의 과도한 빈도로 인해, 마우스는 체중 감소 및 심지어 사망으로 나타나는 상당한 독성을 보였다. 시스플라틴의 항종양 효능은 보충 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1: 다른 환자에서 ATC PDX 모델의 종양 성장 곡선. 각 색상은 지정된 세대를 나타내고 각 곡선은 단일 종양을 나타냅니다. 1마리 내지 3마리의 마우스를 계대 0(P0) 세대에 접종하고, 5마리의 마우스를 계대 0(P1-P5)에 접종하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 다른 환자로부터의 HNSCC PDX 모델의 종양 성장 곡선. 각 색상은 지정된 세대를 나타내고 각 곡선은 단일 종양을 나타냅니다. 1마리 내지 3마리의 마우스를 P0 세대에 접종하였고, 5마리의 마우스를 P1 및 그 이후 세대에 접종하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 조직병리학적 연구. ATC(THY-012, THY-017) 및 HNSCC(OTO-017)의 환자 원발성 종양과 상응하는 PDX(계대 1 및 계대 3) 사이의 조직병리학적 비교(헤마톡실린-에오신 염색, 100x). THY-012 및 THY-017의 병리학적 아형은 역형성 갑상선암이었고, OTO-017의 병리학적 아형은 편평 세포 암종이었다. 스케일 바 = 100 μm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: ATC PDX 모델에서 렌바티닙의 치료 효능. 렌바티닙(10mg/kg) 치료 후 ATC PDX 보유 마우스의 (A) 종양 부피, (B) 종양 무게 및 (C) 체중의 변화. 레바티닙과 대조군을 비교하기 위해 T-테스트를 사용하여 통계 분석을 수행했습니다. *대조군 대비 P < 0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 매개 변수 | 수업 | 종양 흡수율(%) | P |
| 나이 (년) | <60 | 16.67 (1/6) | 0.615 |
| ≥60 | 33.33 (4/12) | ||
| 성별 | 남성 | 16.67 (1/6) | 0.615 |
| 여성 | 33.33 (4/12) | ||
| 종양 직경 | <6cm | 37.50 (3/8) | 0.608 |
| ≥6cm | 20.00 (2/10) | ||
| 병리학적 TNM 병기 | 나는 | 0.00 (0/1) | 1 |
| Ш | 0.00 (0/1) | ||
 |
31.25 (5/16) | ||
| 분화 | 높다 | 0.00 (0/7) | 0.059 |
| 가난한 | 25.00 (1/4) | ||
| 미분화 | 57.14 (4/7) |
표 1: ATC 종양 복용률과 환자의 임상적 특성 사이의 상관관계.
| 매개 변수 | 수업 | 종양 흡수율(%) | P |
| 인유두종 생물 | 마이너스 | 33.33 (2/6) | 1 |
| 알 수 없음 또는 양성 | 36.36 (4/11) | ||
| 나이 (년) | <60 | 33.33 (3/9) | 1 |
| ≥60 | 37.50 (3/8) | ||
| 성별 | 남성 | 50.00 (5/10) | 0.304 |
| 여성 | 14.29 (1/7) | ||
| 흡연 상태 | 언제나 | 44.44 (4/9) | 0.62 |
| 결코 | 25.00 (2/8) | ||
| 종양 직경 | <3cm | 40.00 (4/10) | 1 |
| ≥3cm | 28.57 (2/7) | ||
| 병리학적 TNM 병기 | 나는 | 75.00 (3/4) | 0.423 |
 |
25.00 (2/8) | ||
| Ш | 0.00 (0/1) | ||
|
33.33 (1/3) | ||
| 원격 전이 | Y | 28.57 (2/7) | 0.633 |
| N | 44.44 (4/9) | ||
| 분화 | 높다 | 12.50 (1/8) | 0.036* |
| 보통에서 높음 | 100.00 (2/2) | ||
| 온화한 | 0.00 (0/2) | ||
| 보통에서 나쁨 | 66.67 (2/3) | ||
| * P < 0.05 |
표 2: HNSCC 종양 복용률과 환자의 임상적 특성 사이의 상관관계. *P < 0.05입니다.
| 샘플 이름 | P세대에서 P0 | 세대 P0 - P1 | 세대 P1 - P2 | 세대 P2 - P3 | P3 - P4 세대 | 세대 P4 - P5 |
| 티-004 | 68 | 87 | 29 | 34 | 28 | 26 |
| 티-012 | 119 | 61 | 66 | 55 | 87 | 116 |
| 티-017 | 27 | 17 | 30 | 13 | 22 | 15 |
| 티-018 | 134 | 70 | 48 | 48 | - | - |
| 티-021 | 53 | 66 | 35 | 49 | - | - |
| OTO-017 | 118 | 86 | 67 | 129 | - | - |
| OTO-022 | 155 | 55 | 32 | 37 | 27 | 46 |
| OTO-030 | 133 | 93 | 104 | - | - | - |
| OTO-031 | 144 | 58 | 33 | 34 | 52 | 50 |
표 3: ATC 및 HNSCC 모델의 평균 종양 형성 주기(접종에서 종양 크기 1,000mm3까지의 시간).
보충 그림 1: ATC PDX 모델에서 시스플라틴의 치료 효능. 시스플라틴(3mg/kg) 처리 후 ATC PDX 함유 마우스의 (A) 종양 부피, (B) 종양 무게 및 (C) 체중의 변화. 시스플라틴과 대조군을 비교하기 위해 T-테스트를 사용하여 통계 분석을 수행했습니다. *대조군 대비 P < 0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
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 매트릭스 젤과 혼합한 후 접종하는 것이 모델을 설정하는 데 더 도움이 됩니다. 원발성 종양 조직은 또한 향후 연구를 위해 가능한 한 많이 보존, 고정 및 냉동되어야 합니다. 접종하는 동안 사용하기 전에 종양 조각을 투관침에 넣은 후 투관침의 공기를 최대한 배출해야 합니다. 종양 접종 후 1-4개월 동안 생쥐에서 종양 성장을 관찰해야 하며, 6개월 이상 종양 성장이 없는 생쥐는 안락사시킬 수 있다29.
면역결핍 마우스는 일반적으로 PDX 모델 구축을 위한 숙주로서 선택된다29,30. P0 세대에서 P2 세대까지 비만하지 않은 당뇨병 중증 손상 면역 결핍(NOD-SCID) 마우스 또는 NOD Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ(NSG) 마우스가 일반적으로 사용됩니다. P3 세대 이상에서는 샘플이 안정적으로 전달되는 것으로 간주되므로 누드 마우스도 일반적으로 숙주 역할을 할 수 있으며 종양도 정상적으로 성장할 수 있습니다. 추가적으로, 환자의 총 수술 시간, 종양 격리 시간, 무병 생존율 및 전체 생존율, 종양 악성 정도, 및 조직학적 아형은 모두 PDX 모델 종양원성과 관련이 있었다31,32,33,34. 이식 부위는 또한 PDX 모델링의 성공률에 영향을 미치며, 연구에 따르면 신장낭과 직교이방성 이식은 종양 형성률이 높은 것으로 나타났습니다33,35. 또한, Matrigel의 사용은 또한 종양 형성 율36,37을 향상시킬 수 있습니다. 인유두종바이러스(HPV) 감염이 HNSCC 종양의 이식 성공률에 영향을 미치는 것으로 보고되었습니다. HPV 음성 종양은 HPV 양성 종양에 비해 복용률이 우수합니다38,39. 이 연구는 HPV 감염에 대한 표본 수가 적고 정보가 불완전하기 때문에 동일한 결론에 도달하지 못했습니다.
동소 및 신장 캡슐 이식 모델과 달리 피하 모델은 종양의 성장을 관찰하는 데 더 편리하며 수술40,41,42에도 도움이 됩니다. ATC 및 HNSCC PDX 모델의 종양 성장 데이터를 기반으로 우리는 다른 환자의 종양 성장률이 일관되지 않고 종양 간 이질성을 반영한다는 것을 발견했습니다. 대부분의 PDX 모델에서 P0 생성의 종양 성장률은 후자의 계대보다 상대적으로 느렸으며, 이는 마우스 미세 환경의 적응으로 인한 것 같습니다. 특히, 일부 환자 유래 종양의 성장률은 P1 생성 후 다른 통로에서 증가했으며, 이는 Pearson et al.43에 의해 보고된 단축된 통과 간격과 일치합니다. 조직병리학적 검사는 PDX 종양이 원발성 종양의 형태학적 특성을 유지한다는 것을 입증하였다. PDX 모델과 임상 ATC 환자 사이의 상관관계는 생체 내 약력학 테스트 결과에도 반영되었으며, 이는 Lenvartinib이 임상 보고서 25,26,27과 일치하는 우수한 항종양 효과를 나타냄을 입증했습니다.
그러나 PDX 모델에도 몇 가지 단점이 있습니다. 예를 들어, 종양 형성 시간이 비교적 길어 진행성 또는 공격성 종양 환자에게는 적합하지 않습니다. 또한, 고처리량 약물 스크리닝에 소요되는 시간과 금전적 비용이 너무 높다44. 실제로, PDX 모델을 종양 오가노이드와 결합하고 PDX 모델에 대응하는 환자 유래 오가노이드(PDO) 모델을 확립하면 이러한 결핍을 보완할 수 있습니다(44,45,46). 동소 이식 모델은 종양의 병인 및 전이성 메카니즘을 연구하기 위해 사용될 수 있다40,41,47. 기능적 면역계의 결여는 PDX 모델의 또 다른 단점이며, 따라서 종양 면역학 연구를 위한 PDX 모델을 구축하기 위해 인간화 마우스를 사용하는 실험의 수가 증가하고 있다48,49,50.
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Disclosures
잠재적인 이해 상충은 공개되지 않습니다.
Acknowledgments
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).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2.4 mm x 2.0 mm trocar | Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd | 18-9065 | |
| Balb/c nude mice | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | 401 | |
| Biosafety cabinet | Suzhou Antai | BSC-1300IIA2 | |
| Blade | Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd | 18-0823 | |
| Centrifuge tube | Corning | 430791/430829 | |
| Cryopreservation tube | Chengdu Dianrui Experimental Instrument Co., Ltd | / | |
| Custodiol HTK-Solution | Custodiol | 2103417 | |
| Dimethyl sulfoxide(DMSO) | SIGMA-ALORICH | D5879-500mL | |
| Electronic balance | METTLER | ME104 | |
| Electronic digital caliper | Chengdu Chengliang Tool Group Co., Ltd | 0-220 | |
| fetal bovine serum(FBS) | VivaCell | C04001-500 | |
| IBM SPSS Statistics 26 | IBM | ||
| Ketamine | Jiangsu Zhongmu Beikang Pharmaceutical Co., Ltd | 100761663 | |
| Lenvatinib | ApexBio | A2174 | |
| NOD-SCID immunodeficient mice | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | 406 | |
| Pen-Strep Solution | Biological Industries | 03-03101BCS | |
| Petri dish | WHB | WHB-60/WHB-100 | |
| Saline | Sichuan Kelun | W220051705 | |
| Scissor | Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd | 18-0110 | |
| Tweezer | Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd | 18-1241 | |
| Vet ointment | Pfizer Inc. | P10015353 | |
| Xylazine | Dunhua Shengda Animal Medicine Co., Ltd | 070031777 |
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