يصف البروتوكول الحالي طريقة إنشاء نموذج فأر xenograft (PDX) مشتق من المريض باستخدام أنسجة الساركوما العظمية البشرية.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف البروتوكول الحالي طريقة إنشاء نموذج فأر xenograft (PDX) مشتق من المريض باستخدام أنسجة الساركوما العظمية البشرية.
الساركوما العظمية هي أكثر أورام العظام الخبيثة الأولية شيوعا لدى الأطفال والمراهقين. على الرغم من وضع خطط علاجية جديدة في السنوات الأخيرة ، إلا أن تشخيص مرضى الساركوما العظمية لم يتحسن بشكل ملحوظ. لذلك ، من الأهمية بمكان إنشاء نموذج قوي قبل السريري بدقة عالية. يحافظ نموذج xenograft المشتق من المريض (PDX) بأمانة على الخصائص الجينية واللاجينية وغير المتجانسة للأورام الخبيثة البشرية لكل مريض. وبالتالي ، تعتبر نماذج PDX أصلية في نماذج الجسم الحي لدراسة أنواع السرطان المختلفة في دراسات التحول. تقدم هذه المقالة بروتوكولا شاملا لإنشاء وصيانة نموذج ماوس PDX يعكس بدقة السمات المورفولوجية للساركوما العظمية البشرية. وهذا ينطوي على الزرع الفوري لأنسجة الساركوما العظمية البشرية التي تم استئصالها حديثا في الفئران التي تعاني من نقص المناعة ، تليها عمليات تمرير متتالية. يعمل النموذج الموصوف كمنصة لدراسة نمو الساركوما العظمية ومقاومتها للأدوية والانتكاس وورم خبيث. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يساعد في فحص العلاجات المستهدفة وإنشاء خطط علاج شخصية.
الساركوما العظمية هي ورم خبيث عظمي أولي مشتق من خلايا الفص بين العظام وهو أكثر شيوعا عند المراهقين وكذلك الأطفال. غالبا ما يحدث في المشاش للحاجز الطويل ويتميز بورم خبيث مرتفع ، ورم خبيث مبكر ، وسوء التشخيص 1,2. ورم خبيث في الرئة هو السبب الرئيسي للوفاة في مرضى الساركوما العظمية. معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات للمرضى الذين يعانون من الساركوما العظمية غير النقيلي هو 65٪ -70٪ 3. ومع ذلك ، على مدى السنوات ال 40 الماضية ، لم يتحسن معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات (20 ٪ فقط) من المرضى الذين يعانون من الساركوما العظمية النقيلي بشكل ملحوظ ، و 25 ٪ من مرضى الساركوما العظمية لديهم نقائل في وقت التشخيص4. حاليا ، توصلت أدوية الخط الأول لعلاج الساركوما العظمية إلى توافق في الآراء ، ولكن لا تزال هناك اختلافات كبيرة في نظام العلاج الكيميائي ووقت العلاج5. من المهم إجراء تجارب قبل السريرية بناء على النماذج الحيوانية المناسبة للحصول على أنظمة علاج كيميائي أكثر فعالية.
حاليا ، تشمل النماذج المستخدمة بشكل شائع في التجارب قبل السريرية للساركوما العظمية زراعة الخلايا في المختبر القائمة على خط الخلية وفي الطعوم الخارجية المشتقة من الخلايا الحية (CDX) ، بالإضافة إلى الطعوم الخارجية المشتقة من المريض (PDX) 6,7.
خطوط الخلايا ملائمة للزراعة وللاستخدام في الدراسات المختبرية ، أو للزرع في الفئران التي تعاني من نقص المناعة لإنشاء نماذجCDX 8. ومع ذلك ، قد لا تعكس خطوط الخلايا المزروعة في المختبر بدقة عدم تجانس الأورام الخبيثة والخصائص الفردية للمرضى بسبب الطفرات المحتملة التي تحدث للتكيف مع بيئة الثقافة في المختبر أثناء الممرات المتكررة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تفتقر إلى البيئة المكروية والجهاز المناعي اللازم لنمو الورم وتطوره في الجسم الحي. في حين أن نماذج CDX تقدم بعض المزايا مقارنة بزراعة الخلايا في المختبر ، إلا أنها قد لا تعكس بشكل كامل الخصائص الفردية لمرضى الساركوما العظمية ، على الرغم من أن أنسجة الورم التي تم الحصول عليها من نماذج CDX لها عدم تجانس محدود داخل الورم وتمثيل الجهاز المناعي مقارنة بخطوط الخلايا المزروعة في المختبر9. لذلك ، فإن إنشاء نموذج قبل سريري بدقة عالية أمر بالغ الأهمية.
تتضمن نماذج PDX الزرع الفوري لأنسجة السرطان البشرية التي تم استئصالها حديثا في الفئران التي تعاني من نقص المناعة. تسمح هذه الطريقة بالحفاظ المخلص على الخصائص الوراثية واللاجينية وغير المتجانسة للأورام الخبيثة البشرية لكل مريض ، حتى بعد الممرات المتتالية في الفئران. علاوة على ذلك ، من المعروف أن نماذج PDX تتنبأ بدقة بالنتائج السريرية اللاحقة10 ، مما يجعلها أدوات قيمة لإنشاء علاجات فردية وتطوير أبحاث الطب الدقيق11.
يصف هذا العمل الإجراء الخاص بإنشاء نموذج PDX في الفئران التي تعاني من نقص المناعة عن طريق زرع أنسجة الساركوما العظمية البشرية. تعمل هذه النماذج كمنصات لإجراء التجارب قبل السريرية للساركوما العظمية.
تمت الموافقة على جميع الدراسات التي تنطوي على الأنسجة البشرية من قبل لجنة مراجعة الأخلاقيات المؤسسية لمستشفى لونغهوا ، التابعة لجامعة شنغهاي للطب الصيني التقليدي (شنغهاي ، الصين) (2013LC52) ، وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المرضى وفقا لإعلان هلسنكي. رقم IACUC لهذه الدراسة على هو PZSHUTCM221017013. تم تزويد ذكور الفئران البالغة من العمر أربعة أسابيع CAnN.Cg-Foxn1nu / Crl بأسد مزدوج حمية القوارض المشععة GB 14924.3 ومياه معقمة ، وتم إيواؤها في قفص الفئران IVCs مع خمسة فئران لكل قفص ، في ظل ظروف SPF مع دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة. يتضمن جدول المواد معلومات مفصلة حول جميع المواد والكواشف والأدوات المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. إعداد أنسجة الساركوما العظمية البشرية
ملاحظة: في هذه الدراسة ، تم استئصال أنسجة الساركوما العظمية البشرية12 من آفة عظم الفخذ لمريض ساركوما عظمية يبلغ من العمر 15 عاما قبل العلاج الكيميائي.
2. إنشاء نماذج PDX عن طريق زرع أنسجة الساركوما العظمية في منطقة جناح الفأر
3. جمع أنسجة الورم PDX
4. الفحص المرضي لأنسجة الورم السريرية الأولية و PDX
يصف هذا البروتوكول الإجراء التفصيلي لإنشاء نموذج فأر PDX ، مع الحفاظ على السمات المورفولوجية للساركوما العظمية البشرية بعد الزرع الفوري لأنسجة الساركوما العظمية البشرية التي تم استئصالها حديثا والممرات المتتالية في الفئران. هنا ، تم إنشاء نموذج فأر PDX بنجاح باستخدام أنسجة الساركوما العظمية البشرية.
يوضح الشكل 3 أ فأرا تمثيليا ل PDX عند P0 ، بعد شهرين من زرع أنسجة الساركوما العظمية الفخذية من مريض يبلغ من العمر 15 عاما. يصور الشكل 3B فأرا تمثيليا ل PDX في P1 ، بعد شهر واحد من زرع أنسجة PDX في P0. يعرض الشكل 3C فأرا تمثيليا ل PDX في P2 ، بعد شهر واحد من زرع أنسجة PDX في P1. يوضح الشكل 3D فأرا تمثيليا ل PDX في P3 ، بعد شهر واحد من زرع أنسجة PDX في P2.
تم التضحية بالفئران باستخدام طريقة خلع عنق الرحم بعد استنشاق CO2 عندما وصل حجم الورم إلى 1500 مم3 لجمع أنسجة الورم PDX. ثم تم تضمين أنسجة الورم من المرضى السريريين والفئران في البارافين وتعريضها لتلطيخ H&E. يظهر الشكل 4 أ صورة تلطيخ H&E تمثيلية لأنسجة ورم المريض السريرية. تظهر صور تلطيخ H&E التمثيلية لأنسجة ورم الفأر PDX في P0 و P1 و P2 في الشكل 4B و C و D. تم الحفاظ على ميزات الساركوما العظمية ، التي تتميز بخلايا صغيرة ذات نوى مستديرة مفرطة اللون في أنسجة ورم المريض السريري الأبوي ، في PDXs الراسخة في P0 و P1 و P2.

الشكل 1: الأدوات الجراحية. أ: مشرط. (ب، ج) ملاقط العيون. د: مقص العيون. ه: إبرة خياطة. (و) خط خياطة. (ز) حامل إبرة مستقيم. (ح) قلم الوسم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: إنشاء نموذج PDX. (أ) يلصق على موقع زراعة أنسجة الساركوما العظمية في منطقة الخاصرة بالفأر قلم وسم. (ب) شق طوله 5 مم من الجلد إلى النسيج تحت الجلد. ج: التسلخ الحاد وزرع أنسجة الساركوما العظمية. د: شق مخيط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: نمو PDX المزروع في الأصل مع أنسجة الساركوما العظمية الفخذية من مريض يبلغ من العمر 15 عاما. (أ) PDX التي تم إنشاؤها عن طريق زرع أنسجة الساركوما العظمية البشرية (P0). (ب) PDX التي تم إنشاؤها عن طريق زرع نسيج PDX في P0 (P1). (C) PDX التي تم إنشاؤها عن طريق زرع أنسجة PDX في P1 (P2). (د) PDX التي تم إنشاؤها عن طريق زرع أنسجة PDX في P2 (P3). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تلطيخ الهيماتوكسيلين-إيوسين (H&E) لأقسام الأنسجة من الأنسجة السريرية الأولية وأنسجة PDX. كشف تلطيخ H&E عن السمات النسيجية ل (A) الساركوما العظمية الفخذية من المريض البالغ من العمر 15 عاما ، (B) PDX في P0 ، (C) PDX في P1 ، (D) PDX في P2. قضبان المقياس: (A-D) 100 ميكرومتر ؛ (E-H) 20 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يمكن لنماذج PDX محاكاة خصائص السرطانات البشرية والاحتفاظ بمزيد من التشابه مع الورم الرئيسي ، بما في ذلك التغيرات الجينية والجينومية ، والأنسجة ، وعدم التجانس ، وملف تعريف التعبير الجيني16،17،18،19. لذلك ، فإنها تحافظ على الأنماط الظاهرية الجزيئية والأنماط الجينية لمرضى السرطان ، وتوفر مناهج مبتكرة لدراسة علم الأحياء وتقييم العلاجات المحتملة. تشمل هذه الأساليب الفحص قبل السريري للأدوية الجديدة المضادة للسرطان ذات الاستجابات المتشابهة للغاية للاستجابات السريرية الحقيقية ، والكشف عن المؤشرات الحيوية لمقاومة الأدوية ، وفحص الأدوية الحساسة في اختيار نظام العلاج السريري الشخصي ، والتنبؤ بنتائج المرضى20. علاوة على ذلك ، فإن عملية إنشاء نماذج PDX بسيطة نسبيا ولا تتطلب معدات خاصة.
نجحت هذه الدراسة في إنشاء نموذج فأر PDX باستخدام أنسجة الساركوما العظمية البشرية. تم الكشف عن العديد من الجوانب الرئيسية لإنشاء نموذج PDX بنجاح مع أنسجة الساركوما العظمية البشرية. أولا ، من الممكن زرع أنسجة الساركوما العظمية البشرية في الفئران ، مما يتيح دراسة بيولوجيا الساركوما العظمية البشرية في نظام الفئران. يمكن أن يعزى ارتفاع معدل تكوين الورم إلى استخدام الفئران التي تعاني من نقص المناعة والتي تفتقر إلى أجهزة المناعة الوظيفية ، مما يسمح لخلايا الساركوما العظمية المزروعة بالتكاثر دون رفض. علاوة على ذلك ، أظهرت هذه الدراسة أن نموذج PDX حافظ على أنسجة أنسجة الساركوما العظمية البشرية الأصلية. كان مورفولوجيا الورم والسمات النسيجية المرضية متشابهة بين ورم المريض الأساسي وأورام PDX. يشير هذا إلى أن نموذج PDX يلخص بدقة الساركوما العظمية ، مما يجعله أداة قيمة لدراسة تطور الساركوما العظمية ، ورم خبيث ، والاستجابة للعلاجات.
ومع ذلك ، يجب معالجة العديد من النقاط الرئيسية أثناء نمذجة PDX. أولا ، يجب استئصال أنسجة الساركوما العظمية البشرية المستخدمة في الزرع حديثا ويجب تخزينها في محلول واقي للأنسجة في أسرع وقت ممكن. يفضل إكمال عملية الزرع في غضون 12 ساعة بعد الاستئصال ، على الرغم من أنه يمكن الحفاظ على نشاط الخلايا السرطانية في أنسجة الساركوما العظمية البشرية المخزنة في محلول حماية الأنسجة لمدة أقصاها 24 ساعة16. ثانيا ، من الأفضل استخدام أنسجة الورم من المرضى الذين لم يتلقوا العلاج الكيميائي للحفاظ على الأنماط الظاهرية الجزيئية والأنماط الجينية للمرضى إلى أقصى حد ، على الرغم من أن أنسجة الساركوما العظمية البشرية من المرضى الذين تلقوا العلاج الكيميائي مرة أو مرتين يمكن زرعها بنجاح في الفئران التي تعاني من نقص المناعة. علاوة على ذلك ، سيكون نشاط الخلايا السرطانية ضعيفا إذا تلقى المريض علاجات كيميائية متعددة ، مما يؤدي إلى فشل نمذجة الزرع. ومع ذلك ، قد يكون لأنسجة الساركوما العظمية من المرضى المنتكسين معدل تكوين ورم ناجح أعلى بعد زرعها في الفئران التي تعاني من نقص المناعة مقارنة بأنسجة الساركوما العظمية من المرضى الذين تم تشخيصهم في البداية. ثالثا ، سيؤدي زرع أنسجة الساركوما العظمية أسفل أدمة الجلد مباشرة إلى تحسين معدل تكوين الورم في الفئران التي تعاني من نقص المناعة21.
من المهم الاعتراف بقيود هذه الدراسة. أولا ، دورة إنشاء نموذج PDX طويلة وتستغرق من 4 إلى 12 أسبوعا من الزرع إلى تكوين الورم22. ثانيا ، قد تكون المعلومات المتعلقة ببدء الورم ومسبباته غائبة بسبب زرع أنسجة الساركوما العظمية للخلايا السرطانية المطورة بالكامل ، وقد تضيع الفرعية النادرة أو التغيرات الجينومية أثناء عملية الزرع. سيكون تسلسل الجينوم الكامل لأورام PDX ومقارنته بعينات المرضى ذا قيمة لتقييم الدقة الجينية للنموذج23. ثالثا ، يمكن للخلايا المضيفة للفأر التسلل إلى الأورام ، مما قد يؤثر على نشاط الخلايا السرطانية9. رابعا ، يبلغ معدل فشل نموذج PDX حوالي 50٪ 24,25. أخيرا ، في بعض الحالات ، لا يمكن دراسة ورم خبيث للسرطان بسبب عدم وجود ورم خبيث في الخلايا السرطانية بعد زرعه في الفئران التي تعاني من نقص المناعة26.
في الختام ، تؤكد هذه الدراسة صحة الإنشاء الناجح لنموذج فأر PDX باستخدام أنسجة الساركوما العظمية البشرية. يلخص هذا النموذج بأمانة السمات النسيجية المرضية للورم الأصلي ، مما يوفر أداة قيمة لاستكشاف بيولوجيا الساركوما العظمية واختبار العلاجات المحتملة. ستعزز الدراسات الإضافية باستخدام نموذج PDX هذا فهمنا للساركوما العظمية وتؤدي إلى تطوير استراتيجيات أكثر فعالية لهؤلاء المرضى.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح مالية متنافسة.
يتم دعم هذا العمل بمنح من (1) المؤسسة الوطنية لعلوم الطبيعة (81973877 و 82174408) ؛ (2) مشروع بناء مركز شنغهاي للأبحاث ذات الأولوية القصوى (2022ZZ01009) ؛ (3) البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2020YFE0201600) ؛ (4) مركز شنغهاي للابتكار التعاوني للتحول الصناعي لإعداد الطب الصيني التقليدي في المستشفى و (5) مشاريع بحثية ضمن ميزانية جامعة شنغهاي للطب الصيني التقليدي (2021LK047).
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10 ٪ فورمالين الحل المحايد | ووهان Saiweier التكنولوجيا الحيوية المحدودة | G1101-500 مل | إصلاح الأنسجة |
| الأوتوكلاف | اليابان شركة هيرياما | HVE-50 | التعقيم الأدوات الجراحية |
| CAnN.Cg-Foxn1nu / < / em> Crl | شنغهاي SLAC مختبر المحدودة. | / | الفرجار الحيواني |
| Yantai Green Forest Tools Co.، Ltd. | 034180A | قياس حجم | |
| الورم طبق (60 مم) | Shanghai NianYue Biotechnology Co.، Ltd | 430166 ، Corning | عينة placment أثناء الزرع |
| كرات قطنية مطهرة | Shanghai Honglong Industrial Co.، Ltd. | 20230627 | تطهير جلد الفئران |
| قفازات معقمة يمكن التخلص منها | Guilin Hengbao Health Protection Co.، Ltd. | YT21131 | عملية معقمة |
| حمية القوارض المشعة الأسد | سوتشو شوانغشي التجريبية لتغذية المحدودة | GB 14924.3 | الأعلاف الحيوانية |
| شنغهاي NianYue Biotechnology Co.، Ltd | 1-2000 | وزن وزن الورم | |
| Eosin | Shanghai Gengyun Biotechnology Co.، Ltd | E4009-25G | Hematoxylin eosin stain |
| Hematoxylin | Shanghai Gengyun Biotechnology Co.، Ltd | H3136-25G | Hematoxylin eosin stain |
| Isoflurane | Shenzhen RWD Life التكنولوجيا المحدودة | VETEASY | فأر التخدير |
| IVCs قفص الفئران | سوتشو الملك المعدات التجريبية التكنولوجيا المحدودة | HH-MMB-2 | حاجز |
| مارك القلم | حمار وحشي للتجارة (شنتشن) المحدودة. | YYST5 | وضع علامة على الشق الجراحي |
| أوليمبوس المجهر البصري | أوليمبوس اليابانية | BH20 | مسح شرائح الأنسجة |
| مرهم العيون | شنغهاي Gengyun التكنولوجيا الحيوية المحدودة | SOICOEYEGRL | تجنب جفاف عيون الفئران أثناء التخدير |
| مقص العيون | شنغهاي NianYue التكنولوجيا الحيوية المحدودة | Y00030 JZ | قطع الجلد |
| ملاقط العيون | شنغهاي NianYue التكنولوجيا الحيوية المحدودة | BS-ZER-S-100 Biosharp | عقد أنسجة الساركوما العظمية أثناء زرع |
| البارافين | جيانغسو شيتاي المعدات التجريبية المحدودة. | 80200-0015 | آلة تقطيع أنسجة الساركوما العظمية المدفونة |
| Lyca Microsystem (شنغهاي) Trading Co.، Ltd. | RM2235 | قسم أنسجة الساركوما العظمية | |
| ملحي فسيولوجي | قوانغتشو Jinsheng التكنولوجيا الحيوية المحدودة | 605-004057 | شطف وتخزين مؤقت لأنسجة الساركوما العظمية |
| الأدوات الجراحية للمشارط في شنغهاي للأجهزة الطبية (المجموعة) المحدودة. | J11010-10 # JZ | فصل أنسجة الساركوما العظمية وعمل شقوق جراحية | |
| غطاء محرك | المعقم Thermo Fisher Technology (الصين) المحدودة | ECO0.9 | طاولة العمليات الجراحية |
| الستائر الجراحية المعقمة | Henan Huayu Medical Equipment Co.، Ltd. | 20160090 | توفير منطقة الجراحة المعقمة |
| حامل إبرة مستقيم | Shanghai Gengyun Biotechnology Co.، Ltd | J31050 JZ | خياطة خط خياطة |
| الجرح شنغهاي بودونغ جينهوان للمنتجات الطبية المحدودة | F3124 | خياطة الجرح | |
| إبرة | شنغهاي بودونغ جينهوان للمنتجات الطبية المحدودة | F3124 | خياطة محلول |
| حماية أنسجة الجرح | نانجينغ Shenghang التكنولوجيا الحيوية المحدودة | BC-CFM-03 | الحفاظ على نشاط خلايا الأنسجة |
| أنبوب (50 مل) | شنغهاي بايساي ، التكنولوجيا الحيوية المحدودة | BLD-BL2002500 | تثبيت حل تثبيت الفورمالين |