والهدف من هذا البروتوكول هو تقييم خصوصية الأدوية المضادة للسرطان في المختبر باستخدام الثقافات المختلطة التي تحتوي على خلايا الورم على حد سواء وغير السرطانية.
والهدف من هذا البروتوكول هو تقييم خصوصية الأدوية المضادة للسرطان في المختبر باستخدام الثقافات المختلطة التي تحتوي على خلايا الورم على حد سواء وغير السرطانية.
ويتجلى إجراء لتقييم خصوصية الأدوية المضادة للسرطان في المختبر باستخدام الثقافات تحتوي على كل ورم وغير ورم الخلايا. العنصر الرئيسي هو تحديد كمية من التعديل الوراثي للورم محددة فيما يتعلق تسلسل عالمي باستخدام ثنائي التحقيق الرقمي فحص PCR وحساب لاحق من نسبة الخلايا السرطانية. ويتم فحص الخروج على الثقافة التي تحتوي على الخلايا السرطانية وجود خط أنشئت وارتفعت في الخلايا غير السرطانية. يتم التعامل مع ثقافة مختلطة مع المخدرات اختبار بتركيزات مختلفة. بعد العلاج، ويتم إعداد الحمض النووي مباشرة من خلايا لاصقة على قيد الحياة في الآبار لوحات 96-جيدا باستخدام طريقة بسيطة وغير مكلفة، وتعرض لثنائي التحقيق الرقمي فحص PCR لقياس التغيير الجيني للورم معين وتسلسل عالمي المرجعية . في مظاهرة الحالية، يتم استخدام الحذف متخالف من الجين NF1 مثل التعديل الوراثي للورم معين وجين RPP30 كما الجين المرجعية. باستخدام نسبة NF1 / RPP30، تم احتساب نسبة الخلايا السرطانية. منذ التغيير تعتمد على الجرعة من نسبة الخلايا السرطانية يوفر دلالة في المختبر لخصوصية المخدرات، وهذا في الفحص المختبري وراثية وخلية القاعدة المرجح أن يكون إمكانيات التطبيق في اكتشاف الأدوية. وعلاوة على ذلك، لرعاية مرضى السرطان، شخصية، يمكن أن تسهم هذه الأداة genetic- وخلية القاعدة إلى تحسين العلاج الكيميائي عن طريق اختبار فعالية وخصوصية المخدرات مرشح باستخدام الثقافات الأولية من ورم على حدة.
أيضا بسبب هذه المشكلة التقنية ، غالبا ما تكون الثقافات الأولية التي تحتوي على الخلايا اللحمية السرطانية وغير السرطانية غير مناسبة لاختبار الأدوية. على الجانب الآخر ، بسبب هذا التغايرية الخلوية ، تشبه الثقافات الأولية أورامها الأصلية بشكل أفضل بكثير من الخلايا النسيلة في خطوط الخلاياالقائمة 2. والأهم من ذلك ، أن الثقافات الأولية خاصة بالمريض وقد تمكن من اختبار الأدوية الفردي2-4.
وبالتالي فإن القضية الأساسية هي تطوير طريقة لتحديد نسبة الخلايا السرطانية في الثقافات المختلطة بما في ذلك الثقافات الأولية. لتحقيق هذا التحدي ، تم تصور حل جيني يعتمد على تحديد النسبة الكمية لميزة وراثية خاصة بالورم إلى تسلسل مرجعي عالمي. من هذه النسبة ، يمكن حساب نسبة الخلايا السرطانية في مزرعة مختلطة.
توضح هذه الدراسة إجراء الأداة الجينية والقائمة على الخلايا لتقييم خصوصية الأدوية المضادة للسرطان بما في ذلك (1) تحضير مزرعة مختلطة من الخلايا السرطانية ذات الخط الثابت والخلايا الليفية غير السرطانية ، (2) معالجة الثقافة المختلطة بدواء اختبار ، (3) تحضير الحمض النووي لتفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي ، (4) تحديد نسبة الحذف المتغاير الزيجوت الخاص بالورم إلى تسلسل مرجعي باستخدام مقايسة PCR رقمية مزدوجة المسبار ، (5) حساب نسب الخلايا السرطانية عند كل تركيز دواء و (6) رسم التغيير المعتمد على الجرعة لنسبة الخلايا السرطانية.
1. إعداد الثقافة مزيج يحتوي على كل الخلايا السرطانية والخلايا غير السرطانية.
2. دروز العلاج
3. إعداد الحمض النووي لPCR الرقمية
4. PCR الرقمية
5. حساب نسبة الخلايا السرطانية
تغيير 6. الجرعة التي تعتمد على نسبة من الخلايا السرطانية
نوعية الحمض النووي أعدت باستخدام العامل البارع المشترك / قطرة غسيل الكلى كافية لPCR الرقمي مرضيا (الشكل 1B). ل2000 الليفية، تقريبا تم الحصول عليها 3000 ± 500 قطرات إيجابية، الموافق 75٪ من المتوقع 4000 نسخ (نسختين في خلية واحدة). في هذه الدراسة، كانت الخلايا السرطانية من خط أنشئت MPNST S462 التي هي معروفة لديهم حذف متغاير الزيجوت من الجين NF1 5. تم الكشف عن هذا التخفيض جرعة الجين 50٪ بشكل واضح من قبل المزدوج فحص PCR الرقمي (الشكل 1B). على النقيض من ذلك، تم قياس نسختين من هذا الجين في الخلايا الليفية. هذا الاختلاف الجيني بين الخلايا السرطانية وغير السرطانية، يمكن حساب نسبة الخلايا السرطانية في الثقافات المختلطة (الشكل 2). عن طريق قياس الجرعة الجينات النسبية NF1 إلى RPP30، نسبة الخلايا السرطانية في ثقافة مختلطة يمكن تحديدفي كل-تركيز الدواء (الشكل 3).

الشكل 1. الرقمية PCR. (A) التوضيح من حيث المبدأ. (ب) فحص ثنائي التحقيق يكشف عن انخفاض كمية من الجينات المستهدفة (NF1) في الخلايا السرطانية MPNST S462 فيما يتعلق الجين المرجعية (RPP30). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

وتباينت الشكل 2. نسبة محسوبة من خلايا ورم الخلايا السرطانية وغير السرطانية الخلايا في نسب مختلفة، والمصنف في كل بئر من لوحة 96. بعد التعلق O / الطرافة N، كانت هي lysed الخلاياتعرضوا ح العامل البارع / قطرة-غسيل الكلى ولست] المحلاة إلى PCR الرقمي الذي أعطى نسبة NF1 / RPP30. تم احتساب قاعدة على هذه النسبة نسبة الخلايا السرطانية في كل بئر. يعني وحسبت الانحراف المعياري من نسبة الخلايا السرطانية من 4 يعيد في كل نسبة انشاء. تم التخطيط نسب محسوبة من الخلايا السرطانية (العمودي) على نسب الإعداد (المحور السيني). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. تعتمد على الجرعة تغيير نسبة الخلايا السرطانية. (A) الجرعة التي تعتمد على الحد من خلايا حيوية واضحة. (ب) نسبة من الخلايا السرطانية (يعني والانحراف المعياري من 4 مكررات) تحسب من نسبة NF1: RPP30، انخفضت في نطاق 0-10 ميكرومتر. على أعلى جرعة 50 ميكرومتر، تركت بعض الخلايا الحيوية، على الأرجح بسبب التأثير السام لجميع الخلايا. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

ويمكن قياس الرقم 4. فصل استجابة الخلايا السرطانية من ذلك الخلايا غير السرطانية (أ) الجدوى و / أو انتشار مجموع الخلايا باستخدام المقايسات التقليدية؛ نسبة الخلايا السرطانية يمكن تحديد باستخدام الإجراء هو موضح في الدراسة الحالية. (ب) باستخدام المعلمتين، استجابة من مجموع الخلايا في ثقافة مختلطة لدواء يمكن تقسيمها إلى استجابة الخلايا السرطانية واستجابة الخلايا غير السرطانية.كوم / ملفات / ftp_upload / 53752 / 53752fig4large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| 1 رد الفعل | ||
| 2 × ddPCR SUPERMIX | 12 | |
| مزيج فحص لNF1 | 1.2 | |
| مزيج فحص لRPP30 | 1.2 | |
| HaeIII | 0.6 | |
| حاصل الجمع | 15 | خليط ماستر |
| الحمض النووي | 9 | |
| مجموع | 24 | خليط PCR النهائي |
الجدول 1 إعداد المزدوج ddPCR رد الفعل
| خطوة | عمل | درجة الحرارة | مرة | دورات |
| 1 | Polymمحو تفعيل | 95 ° C | 10 دقائق | 1 |
| 2 | تمسخ الحمض النووي | 94 ° C | 30 ثانية | 40 |
| 3 | الصلب / exetension | 60 ° C | 1 دقيقة | |
| 4 | البلمرة التعطيل | 98 ° C | 10 دقائق | 1 |
| 5 | عقد (اختياري) | 4 ° C |
الجدول 2 إعدادات cycler على PCR
الخطوة الأساسية في هذه الأداة genetic- وخلية القاعدة لتقييم خصوصية المخدرات في المختبر هي تحديد نسبة الخلايا السرطانية باستخدام واحد أو أكثر من الخصائص الوراثية للورم معين. وعلى النقيض من ميزات المظهرية التقليدية 7، الميزات الوراثية هي محددة ومستقرة وسهلة لقياس. على سبيل المثال، فإن الطفرة أو عدد النسخ الاختلاف ورم محددة موجودة حصرا في الخلايا السرطانية ولكن ليس في الخلايا غير السرطانية. هذا وصمة عار وراثي يمكن أن يعتمد عليه وعلى وجه التحديد كميا، على سبيل المثال، وذلك باستخدام PCR الرقمي كما هو موضح في هذه الدراسة.
لPCR الرقمي، نقاء عالية من الحمض النووي ليست ضرورية. ومع ذلك، تحلية وإزالة الجزيئات المثبطة هي اللازمة التي يمكن تحقيقها عن طريق على بعد غسيل الكلى انخفاض استخدام مرشح مناسب. وجنبا إلى جنب تحلل وانخفاض غسيل الكلى هو بسيط وسريع، لا يتطلب أي أدوات خاصة، وبالتالي يمكن أن تنفذ في أي مختبر القياسية. إذا كانت الخلايا لا برياك جيدا، يمكن اعتبار معالجة إضافية مثل تجميد الخلايا في -20 درجة مئوية، مضيفا المنظفات و / أو باستخدام البروتيني.
في هذه الدراسة، تم استخدام الحذف متخالف من الجين NF1 كسمة ورم محددة لتقدير. وبالمثل، الحذف من الجينات أو مواضع أخرى يمكن أن تستخدم أيضا. وعلاوة على ذلك، والطفرات يمكن أن تستخدم أيضا لقياس الخلايا السرطانية. في هذه الحالة، لا بد من التحقق من صحة نطاق واسع لضمان خصوصيتها لكل منهما المقايسات PCR الرقمية لمتحولة والأليلات العادية.
نسبة تعتمد على جرعة من الخلايا السرطانية توفر مؤشرا عن المخدرات خصوصية أو الانتقائية. وعلاوة على ذلك، فإنه يمكن أيضا استجابة استخراج الخلايا السرطانية من الاستجابة من مجموع الخلايا ثقافة مختلطة لدواء (الشكل 4). وتنص هذه الاستراتيجية استخراج حل للمشكلة فنية في استخدام الثقافات الأولية (التي تحتوي على كل ورم وليسخلايا ن الورم) لمكافحة المخدرات والاختبار.
وgenetic- وخلية مقرها في أداة المختبر تبين في هذه الدراسة وبالتالي تكون هناك إمكانية التطبيق (1) في مجال مكافحة المخدرات اكتشاف حيث أنه يوفر منصة لتقييم خصوصية المخدرات أو الانتقائية في المختبر و (2) في رعاية مرضى السرطان شخصية حيث تمكن المخدرات اختبار في الثقافات الأولية، وبالتالي يمكن أن تسهم في المخدرات التحديد في مساعد العلاج الكيميائي 4. وعلاوة على ذلك، وآلية الدوائية للدواء يمكن دراستها باستخدام هذه الأداة، منذ بعض التعديل الوراثي أو تغيرات جينية متعددة يمكن اتباعها أثناء المخدرات العلاج.
وثمة صعوبة في استخدام الثقافات الأولية الفردية هي عدم وجود ميزة وراثية عالمية لتقدير حجم الخلايا السرطانية. ومع ذلك، مع التقدم اليوم في تسلسل كامل الجينوم، من المعروف أن الجينات والمناطق الأكثر غيرت في كثير من الأحيان لعلاج الأورام شيوعا. على سبيل المثال، بين الرأس والعنقالأورام، 71٪، 23٪ و 22٪ لديهم طفرات في TP53، FAT1 والجينات CDKN2A، و 60٪، 34٪ و 26٪ لديهم الحذف في المناطق الجينات من CDKN2A، STK11 وPTEN، على التوالي 10. فحص 5-10 هذه الجينات و / أو المناطق عن طريق استهداف التسلسل أو / و PCR الرقمي وبالتالي من المحتمل تحديد واحد أو أكثر من التعديلات الوراثية التي يمكن استخدامها لتقدير حجم الخلايا السرطانية في الثقافة الأولية المشتقة. الحد آخر هو المبلغ في كثير من الأحيان غير كافية من الأورام مقطوعة لإقامة الثقافات الأولية.
وعلى الرغم من ميزات مفيدة وإمكانية تطبيق واعدة للgenetic- وخلية مقرها في أداة المختبر، يجب أن تبقى حدودها في الاعتبار، وينبغي التأكيد في المختبر الطبيعة. على سبيل المثال، فإن الآثار التفاضلية أو السمية الخلوية للدواء على الخلايا السرطانية قد بدلا نظرا للاختلاف في أنواع الخلايا (الخلايا الليفية مقابل خلايا شوان) أو منأصول مختلفة (من مختلف الأفراد). ويمكن أيضا أن أوضح تأثير أقوى من الدواء على الخلايا السرطانية من على الخلايا غير السرطانية، من خلال حقيقة أن تنمو السابق أسرع من هذا الأخير. الأهم من ذلك، الخلايا في المختبر السلوك يختلف من الخلايا في جسم الإنسان، وبالتالي، نتائج التقييم في المختبر في كثير من الأحيان لا أو جزئيا فقط تعكس الحالة السريرية الحقيقي. لذلك، فعالية، سمية الخلايا وخصوصية المخدرات التي تم الحصول عليها عن الخلايا المستزرعة هي بالأحرى من طبيعة العلامات البيولوجية لكنها لا تملك مصداقية فعالية قياس preclinically من المضادات الحيوية. ومع ذلك، والانتقال من خطوط الخلايا على الثقافات المختلطة و / أو الثقافات الأولية هو خطوة إلى الأمام في تقييم المخدرات تأثير وخصوصية / الانتقائية في المختبر. مع جهود واسعة النطاق، في ظروف المختبر ويمكن الاطلاع التي تمكن ارتباط معقول في المختبر البيانات مع استجابات حقيقية للمرضى، على الأقل بالنسبة لبعض الأدوية.
الإجراء محمي بموجب براءة اختراع (10 2013 221 452 ، ألمانيا)
تحظى بتقدير السيدة ألستر، السيد Honrath والدكتور جيانغ للحصول على المساعدة الفنية المعلقة بينهما. يقدر أيضا هو الدكتور فولز وفريق البحث الدكتور Dandri إلى توفير إمكانية الوصول إلى جهاز PCR الرقمي الخاص بها.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مرشح غشاء بقطر 25 مم | Merk-Millipore | VSWP 02500 | لغسيل الكلى الإسقاط |
| ل NF1 | BioRad | dHsaCP1000177 | |
| مقايسة ddPCR المسمى FAM ل RPP30 | BioRad | dHsaCP2500350 | HEX-labeled |
| QX200 | BioRad | 186-4001 | تم استخدام الإصدار السابق QX في الدراسة ، والذي لم يعد متوفرا بعد الآن. البديل هو زيت قطرات QX200 |
| BioRad | 186-3005 | ||
| Cartriges | BioRad | 186-3004 | |
| جوانات | BioRad | 186-3009 | |
| حامل Cartrige | BioRad | 186-3051 | |
| رقائق بيرسيبل | BioRad | 181-4040 |