توضح هذه المقالة سير عمل التقنيات المستخدمة لاختبار الوسطاء المرشحين الجدد لورم خبيث سرطان الجلد وآلية (آليات) عملهم.
مقالة منهجية
توضح هذه المقالة سير عمل التقنيات المستخدمة لاختبار الوسطاء المرشحين الجدد لورم خبيث سرطان الجلد وآلية (آليات) عملهم.
الانبثاث هو عملية معقدة ، تتطلب من الخلايا التغلب على الحواجز التي يتم نمذجتها بشكل غير كامل فقط من خلال الفحوصات في المختبر . تم إنشاء سير عمل منهجي باستخدام نماذج قوية وقابلة للتكرار في الجسم الحي وطرق موحدة لتحديد اللاعبين الجدد في ورم خبيث سرطان الجلد. يسمح هذا النهج باستنتاج البيانات في مراحل تجريبية محددة لتوصيف دور الجين بدقة في الانبثاث. يتم إنشاء النماذج عن طريق إدخال خلايا سرطان الجلد المعدلة وراثيا عن طريق الحقن داخل القلب أو داخل الأدمة أو تحت الجلد في الفئران ، تليها المراقبة بالتصوير التسلسلي في الجسم الحي . بمجرد الوصول إلى نقاط النهاية المحددة مسبقا ، يتم حصاد الأورام الأولية و / أو الأعضاء الحاملة للنقائل ومعالجتها لإجراء تحليلات مختلفة. يمكن فرز الخلايا السرطانية وإخضاعها لأي من منصات "omics" العديدة ، بما في ذلك تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية. تخضع الأعضاء للتصوير والتحليلات المرضية النسيجية المناعية لتحديد العبء الكلي للنقائل ورسم خريطة لموقعها التشريحي المحدد. يمكن اعتماد خط الأنابيب الأمثل هذا ، بما في ذلك البروتوكولات الموحدة للتطعيم والمراقبة وحصاد الأنسجة ومعالجتها وتحليلها ، للثقافات قصيرة الأجل المشتقة من المريض وخطوط الخلايا البشرية والفئرانية الراسخة لمختلف أنواع السرطان الصلبة.
إن ارتفاع معدل الوفيات المرتبط بسرطان الجلد النقيلي إلى جانب زيادة معدل الإصابة بسرطان الجلد في جميع أنحاء العالم1 (زيادة تقدر بنسبة 7.86٪ بحلول عام 2025) يستدعي اتباع نهج علاجية جديدة. يتوقف التقدم في اكتشاف الأهداف على نماذج قابلة للتكرار من ورم خبيث ، وهي عملية معقدة للغاية. خلال خطوات الشلال النقيلي ، يجب على خلايا سرطان الجلد التغلب على حواجز لا حصر لها لتحقيق التهرب من الجهاز المناعي واستعمار الأنسجة البعيدة2. تنشأ مرونة خلايا سرطان الجلد وقدرتها على التكيف من العديد من العوامل ، بما في ذلك عبئها الطفري الجيني العالي 3 وأصلها العصبي ، مما يمنح اللدونة الظاهرية الحاسمة3،4،5. في كل خطوة، تسمح برامج النسخ لخلايا سرطان الجلد المنتشرة بالتحول من حالة إلى أخرى بناء على إشارات من المحادثة المتقاطعة مع البيئة الدقيقة، التي تضم الجهاز المناعي6، والوسط خارج الخلية 7,8، والبنية الخلوية للحواجز المادية9 التي تتلامس معها. على سبيل المثال ، تهرب خلايا سرطان الجلد من المراقبة المناعية عن طريق تقليل تنظيم التعبير عن العوامل المهمة التي يفرزها الورمالمناعي 6.
تصف الدراسات "مكانة ما قبل النقيل" ، حيث تفرز خلايا سرطان الجلد الكيموكينات والسيتوكينات لتمهيد العضو "المستهدف" البعيد للنقائل10. تثير هذه النتائج أسئلة مهمة حول استوائية الأعضاء في خلايا سرطان الجلد النقيلي والطريق التشريحي الذي تسلكه للوصول إلى الأنسجة البعيدة. بعد الأوعية الدموية ، من المعروف أن خلايا سرطان الجلد تنتشر من خلال اللمفاويات (الانتشار اللمفاوي) والأوعية الدموية (الانتشار الدموي)2,11. في حين أن معظم المرضى الذين يعانون من مرض موضعي ، فإن مجموعة فرعية صغيرة من الحالات تظهر مع مرض نقيلي بعيد ولا يوجد انتشار لمفاوي (تورط العقدة الليمفاوية السلبية)11 ، مما يشير إلى وجود مسارات نقلية بديلة للسرطان الميلانيني.
عندما تستعمر خلايا الورم الميلانيني موقعا نقيليا ، تخضع لتعديلات جينية واستقلابية12,13. للوصول إلى مقصورات جديدة وغزوها ، تستخدم خلايا سرطان الجلد البروتياز14 والتعديلات الهيكلية الخلوية11,15 ، والتي تمكنها من العبور إلى موقعها الجديد والنمو فيه. تكمن صعوبة استهداف خلايا سرطان الجلد في تعقيد وعدد هذه التكيفات. وبالتالي ، يجب على الميدان بذل جهود لإعادة إنشاء أكبر عدد ممكن من الخطوات والتعديلات تجريبيا. على الرغم من العديد من التطورات في المقايسات في المختبر مثل المواد العضوية والثقافات ثلاثية الأبعاد 16,17 ، فإن هذه النماذج تلخص فقط بشكل غير كامل الشلال النقيلي في الجسم الحي.
أظهرت نماذج مورين قيمة من خلال تحقيق توازن بين قابلية التكاثر والجدوى التقنية ومحاكاة الأمراض البشرية. تمثل خلايا الورم الميلانيني المزروعة داخل الأوعية الدموية وتقويميا وغير المتجانسة من xenografts المشتقة من المريض أو الثقافات قصيرة الأجل إلى الفئران المعرضة للخطر المناعي أو البشرية العمود الفقري للاكتشاف المستهدف في سرطان الجلد النقيلي. ومع ذلك ، غالبا ما تفتقر هذه الأنظمة إلى قيد بيولوجي حاسم على الانبثاث: الجهاز المناعي. نماذج ورم خبيث في سرطان الجلد المتجانس التي تمتلك هذا القيد نادرة نسبيا في هذا المجال. هذه الأنظمة ، التي تم تطويرها في الفئران ذات الكفاءة المناعية ، بما في ذلك B16-F1018 ، عائلة YUMM من خطوط الخلايا 19 ، SM120 ، D4M321 ، RIM322 أو في الآونة الأخيرة ، RMS 23 و M1 (Mel114433) ، M3 (HCmel1274) ، M4 (B2905) 24 خطوط خلايا سرطان الجلد ، تسهل التحقيق في الدور المعقد للاستجابة المناعية للمضيف في تطور سرطان الجلد.
هنا ، يتم تقديم خط أنابيب لتحديد هدف ورم خبيث في سرطان الجلد. مع زيادة وأكبر مجموعات بيانات "omics" التي يتم إنشاؤها من مجموعات مرضى سرطان الجلد ، نفترض أن الدراسات التي تحمل الوعد الأكثر سريرية هي تلك التي تنبع من تكامل البيانات الضخمة ، مما يؤدي إلى استجواب وظيفي وميكانيكي دقيق25،26،27،28. باستخدام نماذج الفئران لدراسة الأهداف المحتملة في العملية النقيلية ، يمكن للمرء أن يفسر في الأحداث الخاصة بالجسم الحي وتفاعلات الأنسجة ، وبالتالي زيادة احتمال الترجمة السريرية. يتم تحديد طرق متعددة لتحديد العبء النقيلي ، مما يوفر بيانات تكميلية عن نتائج أي تجربة معينة. يتم وصف بروتوكول لعزل الخلية الواحدة من الأورام في مختلف الأعضاء للمساعدة في التوصيف غير المتحيز للتعبير الجيني في الخلايا النقيلية ، والتي قد تسبق تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية أو السائبة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: تمت الموافقة على الإجراءات الحيوانية المشاركة في البروتوكول التالي من قبل لجنة جامعة نيويورك المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC). يتم إجراء جميع الإجراءات في مرافق معتمدة من قبل جمعية تقييم واعتماد المنظمة الدولية لرعاية المختبرات (AAALAC). ويبين الشكل 1 النهج التجريبي العام.
1. ثقافات سرطان الجلد قصيرة الأجل المشتقة من المريض (STCs)

الشكل 1: مخطط يوضح سير العمل الموصوف ، من تكامل بيانات المرضى إلى توليد وتحليل البيانات في الجسم الحي من الفئران. الاختصارات: LOF = فقدان الوظيفة; GOF = كسب الوظيفة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. زرع Xenograft
ملاحظة: يتم إجراء الإجراءات التجريبية الموصوفة هنا في الفئران التي أضعفت أجهزة المناعة التكيفية والفطرية ، NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl / SzJ (NSG) الفئران. أو في الفئران التي تفتقر إلى المناعة التكيفية فقط ، مثل الفئران الأثيمية / العارية (NU / J) التي تعاني من نقص الخلايا التائية. الحيوانات من جنس الذكور ، 8 إلى 10 أسابيع من العمر. غالبا ما تظهر الإناث نسبة عالية من النقائل التناسلية عند الحقن داخل القلب للخلايا السرطانية ، مما يقلل من بقائها.
3. جراحة البقاء على قيد الحياة المرحلية (SSS)
4. التصوير في الجسم الحي (الشكل 2 أ)
5. التصوير بالرنين المغناطيسي خارج الجسم الحي
6. معالجة الأنسجة لتسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية أو السائبة
7. تروية الأنسجة الحيوانية وإعدادها للتحليلات المناعية النسيجية

الشكل 2: أمثلة على صور BLI و brightfield و exvivo fluorescence و H & E التي توضح النهج متعدد الجوانب لتحليل تأثيرات الجينات المرشحة في ورم خبيث سرطان الجلد. (أ) BLI ، (B) BF ، (C) التألق خارج الجسم الحي ، و (D) صور تلطيخ H & E. تتوافق الصور المستخدمة لغرض التوضيح مع تجربة تم فيها حقن خلايا سرطان الجلد 131/6-4L التي تم نقلها باستخدام shRNA غير المستهدف (shNTC) أو shRNA الذي يستهدف FUT8 في الفئران التي تعاني من نقص المناعة (NSG). إسكات FUT8 أضعف الانتشار النقيلي لخلايا سرطان الجلد. أشرطة المقياس وشريط الألوان = p/sec/cm2/sr × 106 (A)، 100 مم (B، C)، 100 ميكرومتر (D). الاختصارات: BLI = تصوير التلألؤ الحيوي. H & E = الهيماتوكسيلين والإيوزين. shRNA = الحمض النووي الريبي قصير دبوس الشعر; shNTC = shRNA للتحكم في عدم الاستهداف; NSG = مرض السكري غير البدين الشديد نقص المناعة المشترك غاما; FUT8 = فوكوزيل ترانسفيراز 8; BF = برايتفيلد. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
8. تلطيخ بروتين الجهاز الانقسامي النووي (NuMA) (الشكل 3)
9. التألق المناعي شريحة الأنسجة
لتحديد المرحلة النقيلية التي يكون فيها مرشح جين معين مطلوبا (على سبيل المثال ، الإسراف مقابل البقاء على قيد الحياة بعد البذر) ، يمكن للمرء تحديد التألق المناعي لشريحة الأنسجة في نقاط زمنية مختلفة لتتبع تطور الخلايا السرطانية من الحقن إلى غزو الأعضاء البعيد ، والبذر ، والنمو. يسمح هذا النهج بإضافة علامات للخلايا المجاورة لالتقاط حدث الإسراف وتغيرات البيئة الدقيقة المحيطة بالورم33.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توضح الأرقام التالية كيف تم تطبيق سير العمل الموصوف لتحديد الدوافع الجديدة لورم خبيث في سرطان الجلد. يلخص الشكل 2 نتائج دراسة منشورة تمت فيها دراسة آثار إسكات فوكوزيل ترانسفيراز FUT8 في ورم خبيث في الورم الميلانيني في الجسم الحي 26. باختصار ، كشف تحليل بيانات glycomic للمريض البشري (التي تم الحصول عليها بواسطة صفائف الليكتين) والتنميط النصفي عن زيادة مستويات ألفا 1,6-fucose المرتبطة بالتقدم من سرطان الجلد الأولي إلى النقيلي ، بما يتفق مع زيادة في fucosyltrans...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الهدف من هذا التقرير الفني هو تقديم سير عمل موحد من أعلى إلى أسفل للتحقيق في الجهات الفاعلة المحتملة في ورم خبيث سرطان الجلد. كما هو الحال في التجارب الحية يمكن أن تكون مكلفة وتستغرق وقتا طويلا ، فإن الاستراتيجيات الرامية إلى تحقيق أقصى قدر من الكفاءة وزيادة قيمة المعلومات التي يتم الحصول عليها لها أهمية قصوى.
ومن الضروري استخدام نهج تكميلية في جميع أنحاء للتحقق من صحة النتائج في إطار التجربة نفسها. على سبيل المثال ، كل من تلطيخ NuMA المناعي النسيجي الكيميائي و BLI هما طريقتان متكاملت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان.
نشكر قسم تقنيات البحوث المتقدمة (DART) في جامعة نيويورك لانغون هيلث ، وعلى وجه الخصوص ، مختبر أبحاث علم الأمراض التجريبي ، ومركز تكنولوجيا الجينوم ، ومختبر قياس الخلايا وفرز الخلايا ، ونواة التصوير قبل السريرية ، والتي يتم دعمها جزئيا من قبل منحة دعم مركز بيرلموتر للسرطان NIH / NCI 5P30CA016087. نشكر مجموعة جامعة نيويورك التعاونية متعددة التخصصات لسرطان الجلد (PI: الدكتورة إيمان عثمان) على توفير الوصول إلى ثقافات سرطان الجلد قصيرة الأجل المشتقة من المريض + (10-230BM و 12-273BM) ، والتي تم الحصول عليها من خلال بروتوكولات معتمدة من IRB (دراسة الموافقة الشاملة #s16-00122 ودراسة مجموعة سرطان الجلد التعاونية متعددة التخصصات # 10362). نشكر الدكتور روبرت كيربل (جامعة تورنتو) على توفير خطوط خلايا سرطان الجلد 113/6-4L و 131/4-5B1 * والدكتور مينهارد هيرلين (معهد Wistar) لتوفير ثقافات WM 4265-2 و WM 4257s-1 و WM 4257-2 سرطان الجلد على المدى القصير **. E.H. مدعوم من قبل NIH / NCI R01CA243446 ، P01CA206980 ، جائزة العلوم لفريق تحالف أبحاث سرطان الجلد الأمريكية ، و NIH Melanoma SPORE (NCI P50 CA225450; PI: I.O.). تم إنشاء الشكل 1 باستخدام Biorender.com.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| #15 Scapel Blade | WPI | 500242 | للإجراءات الجراحية |
| # 3 Scapel Handle | WPI | 500236 | للإجراءات الجراحية |
| 1 مل حقنة توبركولين ، طرف الانزلاق ؛ | حقن | BD 309626 | |
| 10 مل حقنة ، طرف انزلاق ؛ | BD | 301029 | التروية |
| 10٪ الفورمالين الصوديوم المخزنة | EK Industries | 4499-20L | للتروية / مثبت الأنسجة |
| 15 مل Corning المخروطي | ؛ | 430052 | زراعة الخلايا |
| 15 مل أنابيب الطرد المركزي المخروطية من مادة البولي بروبيلين | Falcon | 352196 | زراعة الخلايا |
| 200 مختبرات الإيثانول | Deacon | 04-355-223 | علم الأنسجة |
| 22G & ndash ؛ إبرة 22 مم | BD | 305156 | التروية |
| 4-0 خياطة فيكريل | خياطة Ethicon | J464G | خياطة |
| 4٪ فوسفات كارسون مخزن بارافورمالدهايد | EMS | 15733-10 | للتروية / مثبت الأنسجة |
| 40 وميكرو ؛ م | Corning | 431750 | معالجة الأنسجة |
| 5-0 خياطة قابلة للامتصاص | Ethicon | 6542000 | إغلاق |
| 50 مل مخروطي | كورنينج | 430828 | زراعة الخلايا |
| 50 مل أنابيب الطرد المركزي المخروطية من مادة البولي بروبيلين | Falcon | 352070 | زراعة الخلايا |
| 7-0 خياطة الحرير | FST | 18020-70 | الرباط |
| 70 ومايكرو ؛ م | Corning | 431751 | معالجة الأنسجة |
| وسائط التركيب المضادة للتلاشي ؛ | Vector Labs | H-1000-10 | |
| Immunofluorescence Approximator تطبيق الملقط ، 10 سم & nbsp ؛ | WPI | 14189 | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| Avance | Bruker | 3 HD | NMR Console |
| Biospec 7030 ; | Bruker | 7030 | Micro MRI |
| BSA | Bioreg | A941 | NuMA Staining |
| Castroviejo ملقط خياطة ، أطراف مستقيمة 5.5 مم منصة ربط ، 11 سم & nbsp ؛ | WPI | WP5025501 | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| Coplin Staining Jar | Bel-Art | F44208-1000 | علم الأنسجة |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9542-1MG | التألق المناعي |
| dCas9-KRAB | Addgene | 110820 | التلاعب الجيني |
| DNase I | NEB | M0303L | معالجة الأنسجة |
| DPBS | Corning | 21-030-CM | معالجة الأنسجة |
| شفرة أحادية الحافة غير مطلية حادة | للغاية GEM | 62-0167 | معالجة الأنسجة |
| الركيزة المصفوفة خارج الخلية | Corning | النظر في انخفاض عامل النمو (كبديل | |
| FBS | Cytiva | SH30910.03 | زراعة الخلايا |
| فيجي صورة J | فيجي صورة J | برنامج | التألق المناعي |
| الماعز المضادة للأرانب HRP مترافقة متعددة | Thermo Fisher | A16104 | NuMA تلطيخ |
| مصل الماعز | Gibco | PCN5000 | التألق المناعي |
| HBSS | Corning | 21-020-CV | معالجة الأنسجة |
| Hematoxylin ؛ | ريتشارد آلان العلمية | 7231 | علم الأنسجة |
| Illumina III | حقنة الأنسولين PerkinElmer | CLS136334 | BLI Instrument |
| 28G - 8 مم إبرة | BD | 329424 | حقن |
| حقنة الأنسولين 31G - 6 مم إبرة ؛ | BD | 326730 | حقن |
| ملقط القزحية ، 10.2 سم ، منحنى كامل ، مسنن | WPI | 504478 | للتروية والعمليات الجراحية |
| Isoflurane USP | Covetrus | 11695067772 | Anesthesia |
| Jewelers # 7 ملقط تيتانيوم 11 سم 0.07 × 0.01 مم طرف | WPI | WP6570 | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| الكيتامين هيدروكلوريك 100 مجم / مل | مايلان إند. | 1049007 | التخدير |
| lentiCRISPRv2 | Addgene | 98290 | التلاعب الجيني |
| Lycopersicon Esculentum (الطماطم) Lectin ، DyLight 649 | Invitrogen | L32472 | علامات الخلايا البطانية الوعائية |
| MEM الأحماض الأمينية غير الأساسية X 100 | Corning | 25-025-CI | مقص |
| Metzenbaum | WPI | 503269 للجراحة إجراءات | |
| وحدة الحقن المجهري | KOPF | 5000 | الحقن داخل القلب |
| NaCl | Fisher | S25877 ؛ | تلطيخ NuMA |
| إبرة 30 جرام × 25 مم | BD | 305128 | إبرة حقن داخل القلب |
| 33 جرام × 15 مم | هاميلتون | 7747-01 | إبرة حقن داخل الشريان السباتي |
| ، Castroviejo ، 14 سم ، مع قفل ، 1.2 مم فكين مسننة | WPI | 14137-G | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| NOD. Cg-Prkdcscid< / sup> Il2rgtm1Wjl< / sup> / SzJ الفئران | مختبر جاكسون | 005557 | نموذج الفئران |
| NU / J | مختبر جاكسون | 002019 | نموذج الفئران |
| جهاز الانقسامي النووي البروتين الأرنب متعدد النسيلة مضاد للإنسان | Abcam | 97585 | NuMA تلطيخ |
| البنسلين الستربتومايسين 10000U / مل | جيبكو | 15140122 | زراعة الخلايا |
| Percoll | GE | 0891-01 | محلول فصل الكثافة |
| PI قفازات جراحية كلاسيكية | الكاردينال هيلث | 2D72PT75X | جراحة |
| pLKO Tet-On | Addgene | 21915 | التلاعب الجيني |
| بوفيدون اليود 10٪ محلول | جراحة MDS093943 Medline | ||
| قطرات بروباراكائين 0.5٪ | Akorn Pharma | AX0501 | مخدر موضعي للبصريات |
| Puralube Petrolatum مرهم بصري | Dechra | 83592 | شفرة الحلاقة التخدير |
| شفرات مزدوجة الحواف | EMS | 72000 | الحلاقة وتقطيع الدماغ الاهتزازي |
| منعكس 9 مم مشبك EZ | برينتري | EZC- مجموعة | إغلاق الجرح |
| RPMI 1640 ؛ | ثقافة الخلايا | Corning | 10-040 سم |
| ، زنبرك 10.5 سم Str ، شفرات 8 مم | WPI | 501235 | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| شفرة تهتز شبه أوتوماتيكية Microtome | Leica | VT1200 | شريحة الدماغ التألق المناعي |
| نظام مبخر التخدير أحادي القناة | Kent Scientific | VetFlo-1210S & nbsp ؛ | تخدير |
| نظام غرفة منضدية Smartbox ومنفاخ العادم | أنظمة | EZ أنظمة TT4000 | CO2 القتل الرحيم |
| معقم القابل للتصرف الستارة | Medline | NON21002 | الجراحة |
| العباءات الجراحية المعقمة غير المقواة مع أكمام ثابتة | Medline | DYNJP2715 | Surgery |
| T25 قارورة | Corning ؛ | 430639 | ثقافة الخلايا |
| تريس | كورنينج | 46-031-CM | NuMA تلطيخ |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-500ML | ملقط ربط تراوتمان المناعي |
| ، 10 سم ، نمط G المنحني ، طرف 0.52 مم مع منصة ربط | WPI | WP505210 | لإجراءات الجراحة المجهرية |
| مقاطع الأوعية الدموية 10 جرام ضغط 5x 0.8 مم الفكين ، 5 / عبوة | WPI | 15911 | ل إجراءات الجراحة المجهرية |
| Visiopharm | Visiopharm | Visiopharm | NuMA برنامج قياس الكمية |
| Xylasine 100mg / mL | Akorn Pharma | 59399-111-50 | التخدير |
| Xylene | Fisher | X3P-1GAL | Histology |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن