يصف هذا البروتوكول طريقة فعالة وغير جراحية لزرع تقويم العظام للطعوم الغريبة المشتقة من مرضى سرطان الثدي في الفئران. تتضمن هذه التقنية تفكك الورم الأنزيمي متبوعا بالحقن المباشر في ضمادات الدهون الثديية ، مما يتيح الزرع عالي الإنتاجية. يضمن التحقق الشامل دقة النموذج ، مما يسهل الدراسات الصارمة عبر الأنواع الفرعية المختلفة لسرطان الثدي.
مقالة منهجية
التفكك عالي الإنتاجية وزرع تقويم العظام للطعوم الغريبة المشتقة من مرضى سرطان الثدي
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
توفر الطعوم الغريبة المشتقة من المريض (PDXs) طريقة ذات صلة سريريا لتلخيص أنواع الخلايا المتورطة في الورم والبيئة المكروية للورم ، وهو أمر ضروري لتعزيز المعرفة بسرطان الثدي (BC). بالإضافة إلى ذلك ، تتيح نماذج PDX دراسة التأثيرات الجهازية BC ، وهو أمر غير ممكن باستخدام النماذج المختبرية. عادة ما تتضمن الطرق التقليدية لزرع الطعوم الغريبة BC التخدير والإجراءات الجراحية المعقمة ، والتي تستغرق وقتا طويلا والغازية وتحد من قابلية توسع نماذج PDX في أبحاث BC. يصف هذا البروتوكول طريقة بسيطة وقابلة للتطوير لزرع تقويم العظام ل BC PDXs في الفئران. تم استخدام سلالة الفأر التي تعاني من نقص المناعة NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl / SzJ (NSG) لنقش PDX. تم فصل عينات BC البشرية التي تم الحصول عليها من المرضى الموافقين على IRB ميكانيكيا وإنزيميا ، ثم أعيد تعليقها في محلول من مستخلص الغشاء القاعدي (BME) و RPMI 1640. تم تقييد عن طريق التجريف ، وتم وضع كريم إزالة الشعر لإزالة الشعر من ضمادات الدهون في الحلمة الأربية الرابعة ، متبوعا بالحقن. تم حقن ما يقرب من 2 مليون خلية في معلق 100 ميكرولتر بشكل ثنائي في ضمادات الدهون الثديية باستخدام إبرة 26 جرام. والجدير بالذكر أنه لم تكن هناك حاجة إلى مخدر ، وكان إجمالي وقت الإجراء أقل من 5 دقائق ، من تحضير الخلية إلى الحقن. بعد فترة نمو استمرت عدة أشهر ، تم استئصال الأورام ومعالجتها للمصادقة. تضمن التحقق تقييم حالة المستقبلات باستخدام الكيمياء المناعية مع الأجسام المضادة المحددة لمستقبلات BC التقليدية (على سبيل المثال ، ER ، PR ، HER2). تم تأكيد مورفولوجيا الورم من خلال تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين (H & E) ، والذي تم تفسيره من قبل أخصائي علم الأمراض. تم التحقق من التشابه الجيني لعينة المريض من خلال تسلسل الحمض النووي الريبي السائب وتحليل التكرار الترادفي القصير (STR). يدعم هذا النهج في نقش PDX والتحقق من صحته التطوير الصارم للنماذج وزرع الورم عالي الإنتاجية ، مما يتيح إجراء دراسات جيدة الطاقة عبر مختلف الأنواع الفرعية BC.
المقدمة
يتم تشخيص سرطان الثدي (BC) في أكثر من 2 مليون امرأة في جميع أنحاء العالم كلعام 1. من أجل تعزيز الفهم البيولوجي الأساسي لكولومبيا البريطانية وترجمة العلاجات الجديدة بنجاح إلى العلاجات المعتمدة ، من الضروري وجود نماذج حيوانية قبل سريرية تحتفظ بالسمات المميزة لأورام المريض. ثبت أن الطعوم الغريبة المشتقة من المريض (PDXs) تلخص عدم تجانس الورم بدقة عالية عند زرعها تقويم العظام ، بما في ذلك علم الأنسجة المرضية ، وتعبير المستقبلات ، والانحرافات الجينية2،3،4. الأهم من ذلك ، أنها تحتفظ أيضا بالخلايا اللحمية التي تساهم في البيئة الدقيقة للورم ، مثل الأوعية الدموية والخلايا المناعية والخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان. على الرغم من أنه يتم استبدالها تدريجيا بخلايا لحمية مضيفة الفئران مع مرور5. تتيح PDXs أيضا دراسة المضاعفات الجهازية الناتجة عن نمو الورم ، مثل التعب6،7 ، وهو أمر غير ممكن حاليا باستخدام النماذج المختبرية .
ومع ذلك ، فإن نقش BC PDX الناجح يتطلب سلالة فأر تعاني من نقص المناعة ، مع السلالة الأكثر استخداما هي NSG (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl / SzJ). فئران NSG خالية من المناعة التكيفية وتظهر مناعة فطرية معيبةللغاية 8. تم تحقيق نقش BC PDX في سلالات أخرى تعاني من نقص المناعة ، مثل SCID / Beige (CB17.Cg-PrkdcscidLystbg-J / Crl) ، مع معدلات نقش مماثلة4.
تتضمن الطرق التقليدية لزرع BC PDXs زرع جزء من الورم جراحيا في وسادة دهون الثدي9 ، ويؤدي هذا النهج إلى النقش الناجح بمعدلات مواتية. ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى الإجراءات الجراحية المعقمة واستخدام التخدير تجعلها تستغرق وقتا طويلا ، وبالتالي تحد من عدد الفئران التي يمكن زرعها في نافذة زمنية معينة. بالنظر إلى الفوائد التنبؤية المحتملة ل PDXs للاستجابات الدوائية في الأورام واستخدامها في الطبالدقيق 10 ، فإن وجود سير عمل بسيط وقابل للتكرار لزرع PDXs بشكل متجانس عبر الفئران أمر حيوي. توضح هذه المقالة تفكك أورام الثدي البشرية في معلق خلية واحدة والحقن التقويمي اللاحق في ضمادات الدهون الثديية للفئران التي تعاني من نقص المناعة.
البروتوكول
يلتزم هذا البروتوكول بالمبادئ التوجيهية التي وضعتها لجنة رعاية واستخدام المؤسسية بجامعة وست فيرجينيا (WVU). تم استخدام إناث الفئران NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl / SzJ (NSG) ، التي تبلغ أعمارها 8 أسابيع أو أكثر وتزن حوالي 25 جراما ، لحقن الخلايا السرطانية. تم شراء أنسجة ورم سرطان الثدي في معهد السرطان بجامعة ويست فيرجينيا (مورغانتاون ، فيرجينيا الغربية) ومن قبل شبكة الأنسجة البشرية التعاونية NCI بموجب بروتوكول مجلس المراجعة المؤسسية المعتمد من WVU ولجنة مراجعة ومراقبة بروتوكول معهد WVU للسرطان. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المرضى. تم إجراء جميع الإجراءات في ظل ظروف معقمة داخل خزانة السلامة البيولوجية من الفئة الثانية ، باتباع بروتوكولات معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE). يتم توفير تفاصيل والكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة في جدول المواد.
1. التفكك الأنزيمي عالي الإنتاجية لأنسجة الورم
- قم بإذابة ودمج الإنزيمات H و R و A من مجموعة تفكك الورم البشري في أنبوب C معقم. أضف 200 ميكرولتر من إنزيم H ، و 100 ميكرولتر من إنزيم R ، و 25 ميكرولتر من الإنزيم A. ارفع الحجم النهائي إلى ~ 5 مل عن طريق إضافة 4.7 مل من وسط RPMI 1640 المعقم إلى الأنبوب C.
ملاحظة: يمكن استخدام Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) بدلا من RPMI 1640. - يمكن قطع شظايا الورم وتجميدها كما هو موضح في البروتوكولات الحالية9. انقل شظايا الورم المذابة ووسط التجميد المصاحب لها إلى نصف طبق استزراع معقم مقاس 100 مم. باستخدام ملقط معقم ، انقل شظايا الورم إلى أنبوب دقيق معقم سعة 5 مل.
ملاحظة: يمكن استخدام إبرة معقمة تحت الجلد كبديل للملقط. يمكن استخدام طبق 35 مم بدلا من أنبوب صغير سعة 5 مل. - اغسل شظايا الورم ب 1-3 مل من محلول ملحي معقم مخزن بالفوسفات (PBS ، 1x). قم بمعالجة الشظايا الموجودة في المحلول باستخدام الملقط لضمان الإزالة الشاملة لوسط التجميد المتبقي.
- انقل الأجزاء المغسولة إلى أنبوب دقيق سعة 2 مل باستخدام ملقط. ضع 1 مل من محلول المضادات الحيوية الثلاثية (TAB) على شظايا الورم واحتضنه لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
ملاحظة: يمكن تخطي هذه الخطوة إذا رغبت في ذلك. يمكن صنع مخزون 10x TAB عن طريق إذابة 1٪ جنتاميسين ، و 1٪ كليندامايسين ، و 0.5٪ كبريتات بوليميكسين ب في 1x PBS معقم. خفف إلى محلول 1x TAB في 1x PBS معقم. - باستخدام ملقط معقم ، انقل الأجزاء المطهرة إلى أنبوب دقيق جديد سعة 5 مل. قم بإجراء غسل ثان باستخدام 1-3 مل من PBS المعقم. انقل الأجزاء المغسولة إلى النصف الجاف من طبق الثقافة 100 مم من الخطوة 1.2.
- باستخدام شفرتين معقمتين من المشرط رقم 10 ، قم بفرم أنسجة الورم جيدا. انقل شظايا الورم المفرومة إلى شفرة واحدة وقم بإيداعها في الأنبوب C الذي يحتوي على محلول الإنزيم المحضر. اربط غطاء الأنبوب بإحكام حتى تشعر بنقرة نهائية.
- اقلب الأنبوب C عدة مرات لضمان التوزيع المتساوي لشظايا الورم داخل محلول الإنزيم.
- ضع الأنبوب C في جهاز الفصل الميكانيكي. اقلب الأنبوب وتأكد من غمر جميع المحتويات في الوسط. سيكون الأنبوب في وضع مقلوب في الجهاز.
- قم بتأمين الأنبوب في فتحة بحيث يكون الجزء ذو المسافة البادئة مواجها للمشغل. إذا كان ذلك ممكنا ، ضع السخان حول الأنبوب.
- حدد برنامج 37C_h_TDK_3 من واجهة شاشة اللمس. يعمل هذا البرنامج لمدة 60 دقيقة عند 37 درجة مئوية. بالنسبة للأورام اللينة ، يمكن استخدام 37C_h_TDK_1 أو 2.
ملاحظة: للحصول على أكبر قدر من الكفاءة ، يوصى بإعداد الفئران للحقن خلال فترة التفكك هذه عن طريق وضع كريم مزيل الشعر على مواقع الحقن. - عند الانتهاء من برنامج التفكك ، افحص محتويات الأنبوب. يجب ألا تبقى شظايا الورم المرئية.
ملاحظة: في حالة وجود شظايا ، قد تكون هناك حاجة إلى وقت إضافي للتفكك. في مثل هذه الحالات ، قم بتشغيل البرنامج لمدة 20-30 دقيقة إضافية. - بمجرد تحقيق التفكك الكافي ، قم بالطرد المركزي للأنبوب C عند 200 × جم لمدة 5-8 دقائق عند 4 درجات مئوية لبيليه الخلايا المنفصلة. قم بإزالة المادة الطافية بعناية باستخدام الشفط الفراغي أو الماصة.
- أعد تعليق حبيبات الخلية في 5-10 مل من وسط RPMI الطازج. انقل معلق الخلية إلى أنبوب مخروطي سعة 15 مل لتسهيل التلاعب. جهاز الطرد المركزي لتعليق الخلية عند 200 × جم لمدة 5-8 دقائق عند 4 درجات مئوية. شفط بعناية الطافف.
ملاحظة: قد يتم حذف هذه الخطوة إذا كانت حبيبات الخلية صغيرة. في مثل هذه الحالات ، يتم تعليق الخلايا مباشرة في الحجم المطلوب من الوسائط ثم دمجها مع مستخلص الغشاء القاعدي (Matrigel) لتقليل فقدان الخلايا. - أعد تعليق حبيبات الخلية بحجم RPMI 1640 ، أي ما يعادل نصف حجم الحقن النهائي المطلوب. سيتم دمج RPMI 1640 و Matrigel بنسبة 1: 1 v / v ، مع حجم حقن نهائي يبلغ 100 ميكرولتر لكل موقع حقن.
ملاحظة: بالنسبة للحقن الثنائي في 4 فئران ، يبلغ الحجم الإجمالي المطلوب 800 ميكرولتر. لذلك ، أعد تعليق الخلايا في 400 ميكرولتر على الأقل من RPMI 1640. لحساب خسارة الحجم المحتملة ، ينصح بإضافة 20٪ إضافية إلى الحجم النهائي ، مع الحفاظ على نسبة 1: 1 v / v. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام DMEM أو 1x PBS بدلا من RPMI 1640. - عد الخلايا المعلقة باستخدام مقياس الدم أو الطريقة الآلية. خفف حسب الحاجة لتحقيق التركيز المطلوب للحقن. يقترح نقطة انطلاق من حوالي 1-2 مليون خلية لكل موقع حقن.
- في أنبوب الطرد المركزي الدقيق ذو القاع المستدير سعة 2 مل ، اجمع الكمية المطلوبة من تعليق الخلية المخفف في RPMI مع حجم متساو من Matrigel. امزج المعلق برفق عن طريق سحب العينات المتكرر لضمان التجانس.
ملاحظة: باتباع الخطوة السابقة ، أضف 400 ميكرولتر من تعليق الخلية المخفف إلى 400 ميكرولتر من Matrigel. ضع في اعتبارك عدد إبر الحقن التي سيتم استخدامها وعامل خسائر الحجم المرتبطة بها. احتفظ ب Matrigel على الجليد في جميع الأوقات. لا تقم بإذابة الثلج حتى يتم تعليق الخلايا ، لأنها ستتصلب بسرعة. يوصى بالحفاظ على كميات صغيرة (على سبيل المثال ، 120 ميكرولتر) للذوبان السريع والجمع في أنبوب 2 مل. - حافظ على تعليق الخلية على الجليد حتى يصبح جاهزا للحقن.
2. حقن وسادة الدهون الثديية الأربية تقويم العظام من PDX المنفصل
- حدد كتلة كل ماوس باستخدام ميزان معاير. ضعي طبقة رقيقة من كريم إزالة الشعر على موقع (مواقع) الحقن المستهدفة. باستخدام قطعة قطن معقمة ، قم بتدليك الكريم بالتناوب في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة لتسهيل إزالة الفراء بسرعة.
- قم بإزالة الفراء الزائد وكريم إزالة الشعر باستخدام إسفنجة شاش معقمة مبللة بالمحلول الملحي. تأكد من إزالة الشعر بالكامل في منطقة الحقن.
ملاحظة: لا تتجاوز 60 ثانية من التعرض لكريم إزالة الشعر لمنع تهيج الجلد. يمكن حلق الفئران قبل وضع كريم إزالة الشعر لتقليل وقت التعرض. يمكن تنفيذ هذه الخطوة أثناء تفكك الورم لتحسين كفاءة الوقت وتقليل مدة تخزين تعليق الخلية على الجليد.
- قم بإزالة الفراء الزائد وكريم إزالة الشعر باستخدام إسفنجة شاش معقمة مبللة بالمحلول الملحي. تأكد من إزالة الشعر بالكامل في منطقة الحقن.
- إجراء فحص بصري شامل لكل فأر لتقييم اللياقة البدنية للحقن. تقييم أي علامات للألم أو الضيق أو المرض أو موانع أخرى.
- باستخدام حقنة سعة 1 مل بدون إبرة متصلة ، قم بشفط معلق الخلية برفق لأعلى ولأسفل لضمان التجانس. قم بتوصيل إبرة 26 جم بحقنة 1 مل واسحب حجم الحقن المطلوب. تخلص من أي فقاعات هواء من المحقنة عن طريق النقر أو النقر برفق.
ملاحظة: يوصى بعدم تجاوز 600 ميكرولتر لكل حقنة لتسهيل الحقن بيد واحدة. - ضع المحقنة المحضرة أفقيا فوق وعاء الثلج ، مع توجيه الإبرة بعيدا عن المشغل. ضع حاوية الثلج والإبرة على نفس جانب يد المشغل المهيمنة أو يد الحقن المفضلة. قم بإزالة الماوس من غلافه وتطهير منطقة الحقن باستخدام وسادة تنظيف الكحول.
- كبح جماح الماوس بإحكام عن طريق الإمساك بالجلد الظهري بإحكام في مؤخرة العنق والظهر. تأكد من الشلل الكافي لفضح ضمادات الدهون الثديية بوضوح. تمتد وسادة دهون الثدي الأربية من الحلمة إلى أعلى الورك. يمكن ملاحظته على شكل نسيج ناعم وردي في المنطقة الموصوفة تحت الجلد.
ملاحظة: قد يستخدم المشغل المساعد ملقطا مسطحا لقرص الجلد الذي يحتوي على وسادة الدهون ورفعه. تساعد هذه التقنية على ضمان أن المشغل الذي يقوم بالحقن يستهدف بنجاح وسادة الدهون. - ضع الماوس في وضع ضعيف. أدخل الإبرة (شطبة) بزاوية 45 درجة ، مشيرا إلى الورك حوالي 0.5-1 سم الذيلية إلى وسادة الدهون ، مع ضبط طول الإبرة.
- تقدم الإبرة إلى وسادة الدهون. بطريقة خاضعة للرقابة ، قم بحقن الحجم المطلوب من تعليق الخلية. ستساعد سرعة الحقن الفعالة في تقليل هياج من ضبط النفس لفترات طويلة.
ملاحظة: لتقليل ضائقة ، يجب ألا تتجاوز المدة القصوى للتقييد اليدوي المستمر 30 ثانية. إذا تجاوزت مدة ضبط النفس 30 ثانية ، فيجب إطلاق سراح في القفص للتعافي قبل المحاولة الثانية.
- تقدم الإبرة إلى وسادة الدهون. بطريقة خاضعة للرقابة ، قم بحقن الحجم المطلوب من تعليق الخلية. ستساعد سرعة الحقن الفعالة في تقليل هياج من ضبط النفس لفترات طويلة.
- بعد الحقن ، قم بتدوير الإبرة 180 درجة (شطبة لأسفل). حافظ على وضع الإبرة لفترة وجيزة قبل الانسحاب البطيء لتقليل فقدان الخلايا من موقع الحقن. في حالة حدوث أي نزيف ، استخدم شاشا قياسيا أو شاشا مرقئا حسب الضرورة.
- كرر الخطوتين 2.6 و 2.7 لوسادة الدهون المقابلة إذا كانت الحقن الثنائية مطلوبة. بالنسبة لحيوانات متعددة ، كرر الخطوات 2.2-2.7 حسب الحاجة.
3. إجراءات المتابعة
- تخلص من جميع الأدوات الحادة في حاويات الأدوات الحادة المخصصة. تخلص من جميع المحتويات الأخرى في حاويات النفايات المناسبة.
- في حالة حدوث نزيف أثناء الحقن ، راقب الفئران لمدة ساعة على الأقل بعد ذلك للتأكد من الإرقاء.
- مراقبة كتلة الجسم على أساس أسبوعي. تقييم حجم الورم بمجرد أن يصبح النمو واضحا.
النتائج
تحدد هذه الدراسة نهجا فعالا وغير جراحي لزرع تقويم العظام لطعوم سرطان الثدي المشتقة من المريض في الفئران. تم فصل أنسجة ورم الثدي باستخدام إنزيمات خاصة بالإنسان والتحريض الميكانيكي ، وأعيد تعليقها بنسبة 1: 1 v / v من Matrigel: RPMI 1640 ، وتم حقنها بشكل تقويمي في ضمادات الدهون الثديية الأربية لفئران NSG (الشكل 1 والشكل 2). لضمان دقة نماذج PDX ، تم التحقق من توافق عينة ورم المريض الأصلية مع الأورام التي تم تمريرها باستخدام تقنيات التشريح المرضي والجيني المعمول بها. تم تحديد تعبير المستقبلات باستخدام تلطيخ الكيمياء المناعية (IHC) لمستقبلات سرطان الثدي القياسية ، بما في ذلك مستقبلات هرمون الاستروجين (ER) ومستقبلات هرمون البروجسترون (PR) ومستقبلات عامل نمو البشرة البشري 2 (HER2) (الشكل 3). تم تقييم التشكل الخلوي باستخدام تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين (H & E) لشرائح الورم المقطعة وتفسير أخصائي علم الأمراض الخبير للأقسام الملطخة. تم التحقق من صحة الحفاظ على المشهد الجيني والاحتفاظ بالخلايا البشرية باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي السائب ومصادقة التكرار الترادفي القصير (STR) (الشكل 4 والجدول 1). بالإضافة إلى ذلك ، لم يحدد اختبار مسببات الأمراض أي تلوث للمريض أو عينات الورم التي تم تمريرها ، وهي خطوة تحقق أساسية نظرا لاستخدام الفئران التي تعاني من نقص المناعة.
الشكل 1: نظرة عامة على البروتوكول. تمثيل تفكك الورم وسير عمل الحقن. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم تحضير فئران NSG للحقن باستخدام كريم مزيل الشعر يتم تطبيقه بالتناوب في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة لإزالة الفراء تماما من منطقة وسادة الدهون الثديية الأربية (الشكل 2 أ). تم مسح كريم إزالة الشعر الزائد من جلد البطن المكشوف باستخدام شاش معقم ، وتم تطهير المنطقة بضمادة كحولية (الشكل 2 ب). تم وضع إبرة معقمة محملة بخلايا سرطانية منفصلة بزاوية 45 درجة تقريبا 0.5-1 مم ذيلية إلى وسادات دهون الثدي الثديية الأربية الرابعة (الشكل 2 ج). تم حقن الخلايا السرطانية بطريقة خاضعة للرقابة في وسادات دهن الثدي الأربية الرابعة (الشكل 2 د). تم الكشف عن نمو الورم في البداية عن طريق الجس الرقمي للوسادات الدهنية. بعد ذلك ، تم تتبع تطور حجم الورم كميا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) (الشكل 2E). تم قياس كل من وزن الجسم (الشكل 2F) وأحجام الورم (الشكل 2G) أسبوعيا لمراقبة التقلبات في الوزن وتطور أحجام الورم. تم فحص الأورام بصريا لمراقبة الجروح مثل التقرح التي قد تتطلب الإنهاء المبكر. يظهر النقش الثنائي الناجح ل PDX في وسادات الدهون الثديية الأربية في الشكل 2H ، وتظهر منصات الدهون بعد استئصال الأورام في الشكل 2I.
الشكل 2: تحضير الفئران ، وحقن PDX ، ومراقبة تطور الورم. (أ) تم إزالة الشعر من وسادات الدهون الثديية جيدا. (ب) عرض موقع الحقن مع رؤية واضحة لمناطق الحقن المستهدفة. (ج) وضع المحقنة على وسادة الدهون ، عادة 0.5-1 مم ذيلية إلى وسادة دهنية حسب طول الإبرة. يشير السهم الأبيض إلى المنطقة المستهدفة للإبرة عند الإدخال. (د) تصوير حقن الخلايا المنفصلة في وسادة دهون الثدي الأربية الرابعة اليسرى. يجب أن تكون الإبرة بزاوية 45 درجة تقريبا كما هو موضح للحقن. (ه) صورة التصوير بالرنين المغناطيسي التمثيلية للأورام المطعمة ثنائيا في موقع الحقن. يتم تمييز الأورام باللون الأخضر. (و) التقدم التمثيلي لأوزان الجسم بالجرام بعد حقن الخلايا السرطانية (ن = 5). يمثل الخط الأزرق الداكن انحدارا خطيا بسيطا ، وهو غير صفري بشكل ملحوظ (ص < 0.0001). اكتسبت الفئران ، في المتوسط ، 22 مجم.اليوم 1. التظليل الأزرق الداكن هو فاصل ثقة بنسبة 95٪ ، والتظليل الأزرق الفاتح هو فاصل تنبؤ بنسبة 95٪ ، والخطوط البرتقالية هي قياسات طولية لوزن الجسم. (ز) التقدم التمثيلي لأحجام الورم الفردية في مم3 بعد حقن الخلايا السرطانية (ن = 10). يمثل الخط الأزرق الداكن الانحدار الأسي. كان وقت مضاعفة حجم الورم 19.08 يوما. التظليل الأزرق الداكن هو فاصل ثقة بنسبة 95٪ ، والتظليل الأزرق الفاتح هو فاصل تنبؤ بنسبة 95٪ ، والخطوط البرتقالية هي أحجام الورم الطولية. (ح) النقش الثنائي الناجح لخلايا PDX في وسادات الدهون الثديية الأربية. لاحظ أنه يمكن رؤية الأوعية الدموية وهي تغذي كل ورم. تحدد الأسهم البيضاء الأورام. (I) منطقة وسادة الدهون الثديية الأربية بعد استئصال الأورام. (ح ، أنا) الوحدات الموجودة على المسطرة بالسنتيمتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
نشأ PDX التمثيلي (PEN_056) من أنثى قوقازية تبلغ من العمر 31 عاما مصابة بسرطان الثدي الغازي في المرحلة 3A. كان للورم الأساسي ، الذي تم جمعه من الثدي الأيمن ، حالة مستقبلات ER و PR سلبية ، HER2 إيجابي (ER-PR-HER2 +). أظهر تلطيخ IHC لمستقبلات ER و PR و HER2 توافقا بين المريض وأورام PDX (الشكل 3). ومع ذلك ، يظهر PDX تعبيرا أكبر عن HER2 ، والذي قد يكون بسبب النمو الانتقائي لخلايا HER2 +. أكد تقييم أخصائي علم الأمراض للأقسام الملطخة ب H & E وجود سرطان ضعيف التمايز مع مورفولوجيا وعلم الخلايا متسق في كل من عينات المريض و PDX (الشكل 3).
الشكل 3: مستقبلات IHC وتلوين H & E. (العمود الأيسر) تلطيخ IHC لمستقبلات ER و PR و HER2 وتلطيخ H & E في ورم المريض. لا تظهر بقع ER و PR أي تلطيخ إيجابي واضح ، كما هو متوقع. تظهر بقع HER2 إيجابية ل HER2 (بني). (العمود الأيمن) تلطيخ IHC لمستقبلات ER و PR و HER2 وتلوين H & E في عينة PDX التي تم تمريرها. يشبه تلطيخ المستقبلات إلى حد كبير تلك التي شوهدت في عينة المريض ، على الرغم من أن HER2 يظهر تعبيرا أكبر بعد المرور. شريط المقياس: 50 ميكرومتر ؛ التكبير: 20x. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
أكد التنميط الجيني للتكرار الترادفي القصير (STR) تشابها بنسبة >80٪ عبر 13 موقعا وراثيا محددا بواسطة إرشادات الإجماع ASN-0002-2022 لمجموعة ثقافة الخلايا من النوع الأمريكي (ATCC) بالإضافة إلى 3 مواقع إضافية (الجدول 1). أكد تسلسل الحمض النووي الريبي السائب (RNA-seq) لعينة ورم المريض و PDX مستويات مكافئة من المحاذاة مع أحدث جينوم مرجعي بشري (T2T CHM13v2.0) ، مع محاذاة 82.3٪ و 79.1٪ من القراءات ، على التوالي. علاوة على ذلك ، أظهر ورم المريض و PDX ارتباطا إيجابيا قويا بقيمة بيرسون r البالغة 0.9559 (الشكل 4 أ). كشف تحليل تخصيب مجموعة الجينات الذي يقارن PDX مقابل ورم المريض أن أفضل 10 مسارات غنية بشكل كبير من العمليات البيولوجية لعلم الأنطولوجيا الجينية كانت في الغالب مجموعات جينية مناعية ، مما يشير إلى أن غالبية التباين النسخي بين PDX ورم المريض مستمد من نقص الخلايا المناعية في عينة PDX (الشكل 4 ب).
| د5اس 818 | D13S317 | D7S820 | VWA | TH01 | ص | TPOX | CSF1PO | D3S1358 | د21 إس 11 | د18 إس51 | Penta_E | Penta_D | D8S1179 | FGA | |
| ورم المريض | 12 13 | 8 8 | 8 9 | 17 17 | 9 9.3 | X X | 8 10 | 15 16 | 29 31.2 | 16 19 | 12 13 | 14 14 | 10 14 | 21 25 | |
| ورم PDX | 13 14 | 8 8 | 8 9 | 17 17 | 9 9.3 | X X | 10 10 | 15 15 | 29 29 | 16 19 | 12 13 | 14 14 | 10 14 | 21 25 |
الجدول 1: المصادقة القصيرة للتكرار الترادفي (STR).
الشكل 4: ارتباط تسلسل الحمض النووي الريبي وإثراء مجموعة الجينات. (أ) مخطط مبعثر يصور log2 الأعداد الطبيعية لكل مليون (CPM) لجميع الجينات من ورم المريض (المحور x) و PDX (المحور y). تم العثور على ارتباط إيجابي قوي ، بقيمة بيرسون r تبلغ 0.9559. (ب) مخططات ريدج لأفضل 10 مجموعات جينات عملية بيولوجية لعلم الأنطولوجيا الجيني المخصب عند مقارنة PDX مقابل. ورم المريض. تصور المنحنيات توزيع درجة التخصيب لكل مجموعة جينات. يمثل اللون قيمة FDR q لكل مجموعة جينات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
المناقشة
تقدم هذه المقالة طريقة فعالة وعالية الإنتاجية لزرع BC PDXs تقويم العظام في ضمادات الدهون الثديية الأربية للفئران التي تعاني من نقص المناعة. يتيح سير العمل المحسن هذا للباحث الفردي زرع PDXs في عشرات الفئران يوميا ، مما يدعم الدراسات واسعة النطاق ومدعومة بشكل كاف. كما أن القدرة على فصل وزرع العديد من PDXs الفريدة في وقت واحد تتيح أيضا مناهج الأورام الدقيقة. بعد كفاءة الوقت ، يؤدي تفكك الأورام إلى تكوين تعليق متجانس لأنواع الخلايا يتم توزيعه بالتساوي بين الفئران. في تجربتنا ، يساهم هذا التجانس في معدلات النقش والورم المتسقة.
على الرغم من فعاليته بشكل عام ، قد يتطلب هذا البروتوكول تعديلات في سيناريوهات معينة. على سبيل المثال ، يثبت وقت التشغيل القياسي البالغ 1 ساعة على جهاز الفصل الميكانيكي أحيانا عدم كفاية تفكك أنسجة الورم بالكامل. أثناء الإمساك بقوة بالأنبوب C ، قم بنقره لأسفل عدة مرات لتجميع أي أنسجة طائشة في الأسفل. إذا بقيت شظايا الأنسجة المرئية ، فاستمر في التفكك وأعد الفحص كل 15 دقيقة. من المهم ملاحظة أن بعض الأنسجة، وخاصة الأنسجة الليفية أو الدهنية، قد تقاوم التفكك وتتطلب إزالة يدوية لمنع انسداد الإبرة أثناء الحقن.
نوصي باستخدام أصغر إبرة قياس ممكنة (27 جم أو 26 جم) لتقليل ضائقة وتقليل مخاطر ارتداد الخلايا من موقع الحقن ، مما قد يؤثر على نجاح النقش ومعدلات نمو الورم. ومع ذلك ، إذا بقيت أنسجة غير منفصلة أو شظايا دهنية ، فقد يكون من الضروري استخدام إبرة قياس أكبر (16 جم أو 18 جم) ، وإن كان ذلك مع زيادة مخاطر النزيف أو فقدان الخلايا. بغض النظر عن مقياس الإبرة المختار ، فإن إتقان التعامل مع هو العنصر الأكثر أهمية في إجراء الحقن بشكل فعال. لا يتم استخدام أي تخدير في هذا البروتوكول ، وعلى الرغم من أن هذا يوفر الوقت ، إلا أنه يسمح أيضا للحيوان بالحصول على درجة من الحركة عند إجراء الحقن. إذا لم يتم تحقيق ضبط النفس الكافي عند التجعد ، فقد تتسبب حركات الأطراف المفاجئة في ثقب الأوعية الدموية ، أو إنشاء جرح خروج يمنع احتباس الخلايا ، أو ثقوب جدار البطن. يوصى بشدة بالحقن بالممارسة الكافية قبل حقن الخلايا القيمة.
تقنية التفكك الموصوفة قابلة للتحويل بدرجة كبيرة ويمكن استخدامها في زرع العديد من أنواع الأورام الأخرى لكل من نماذج تقويم العظام وتحت الجلد. ومع ذلك ، على الأقل في سياق BC ، يجب تجنب الزرع تحت الجلد. ينتج عن حقن BC PDX تقويم العظام الأوعية الدموية للمضيف المتفوقة للورم المطعمة مقارنة بالورم تحت الجلد ، ويؤدي زرع وسادة الدهون الأربية إلى معدلات نقش أكبر من وسادة الدهون الصدرية11. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع PDXs المزروعة تقويم العظام بوقت نقش أقصر ومعدل نمو أسرع مقارنة بالحقن تحت الجلد12. وتجدر الإشارة أيضا إلى أنه في حين أن التفكك يسهل الحقن السريع للخلايا السرطانية ، إلا أنه يؤدي بطبيعته إلى فقدان السياق من خلية إلى خلية. وبالتالي ، قد لا يكون نهجا مناسبا في جميع الحالات. على سبيل المثال ، قد يفضل المطالبة بتفاعل خلوي أصيل (على سبيل المثال ، النسخ المكانية للأورام) ، أو حقن قطع الورم المفرومة أو زرع الشظايا.
في حين أنه ضروري لدراسات PDX ، إلا أن استخدام الفئران التي تعاني من نقص المناعة يقدم قيودا معينة. من منظور لوجستي ، هناك حاجة إلى بيئة معقمة بالكامل ، بما في ذلك السكن والغذاء والماء. وهذا يستلزم أيضا مناطق سكنية مخصصة للحيوانات التي تعاني من نقص المناعة لتقليل خطر الإصابة بالعدوى ، مما قد يزيد من تكاليف السكن. هذه القابلية المتزايدة للإصابة بالعدوى هي السبب في اقتراح خطوة حضانة المضادات الحيوية لشظايا الورم قبل التفكك. ومع ذلك ، فقد أظهرت بعض الدراسات أن استخدام المضادات الحيوية في زراعة الخلايا يؤدي إلى تغييرات في ملامح التعبير الجيني13. بالنظر إلى ذلك ، يجب على الباحثين تقييم استخدام المضادات الحيوية لكل دراسة. في حين أن الغياب الفعال لجهاز المناعة يسمح ل PDXs بالتطعيم ، إلا أنه يمنع أيضا دراسة تأثيرات الجهاز المناعي العديدة على تقدم BC14.
توضح هذه الطريقة دقة عالية لعينات الورم للمريض. أكدت المصادقة النسيجية المرضية توافق PDX الممر بالنسبة لعينة ورم المريض ، كما هو متوقع. تشير المحاذاة العالية للقراءات إلى الجينوم البشري بقوة إلى أن PDX يحافظ على نسبة عالية من الخلايا البشرية بعد المرور. ويدعم ذلك أيضا التشابه بنسبة >80٪ في ملفات تعريف STR والارتباط الإيجابي القوي في بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي بين ورم المريض و PDX. تتوافق التكيفات الجزيئية في الأنسجة المحيطية للفئران PDX بعد نمو ورم الثدي أيضا مع التكيفات الجزيئية في مرضى BC البشريين. تتوافق تحليلات الحمض النووي الريبي السائبة والتحليلات البروتينية لعضلات الهيكل العظمي من فئران BC PDX بشكل لافت للنظر مع التغيرات الجزيئية في خزعات العضلات التي تم الحصول عليها من المرضى الذين تم تشخيص إصابتهم بمرحلة مبكرة من BC6،7. بشكل جماعي ، يوفر التشابه بين التنميط STR و RNA-seq ، إلى جانب التكيفات المتسقة في الأنسجة المحيطية ، بيانات مقنعة لاستخدام فئران BC PDX في التجارب قبل السريرية.
الإفصاحات
ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
شكر وتقدير
نود أن نعرب عن تقديرنا للمساهمات السخية للمرضى الذين قدموا عينات من الورم لتطوير PDXs. يقر Emidio Pistilli بالمساهمات السابقة الكبيرة لهانا ويلسون ، دكتوراه في الطب / دكتوراه. تم دعم هذا البحث من قبل المنظمات التالية: المعاهد الوطنية لالتهاب المفاصل وأمراض العضلات والعظام والجلد (NIAMS) تحت الجائزة رقم R01AR079445 (Pistilli); مرفق WVU الأساسي لعلم الجينوم (U54GM104942) ؛ مرفق النماذج الحيوانية والتصوير التابع ل WVU (P20GM121322 و U54GM104942 و P20GM144230 و P30GM103488) ؛ المعاهد الوطنية للعلوم الطبية العامة بموجب الجائزة رقم P20GM121322 (لوكمان). تم إنشاء الشكل 1 باستخدام BioRender.com.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1 مل حقنة توبركولين | BD | 305945 | معقمة |
| 1x محلول ملحي مخزن بالفوسفات ، درجة الحموضة 7.4 | Gibco | 10010023 | معقمة |
| 2.0 مل أنبوب الطرد المركزي الدقيق مستدير | القاع Eppendorf | 0030123620 | معقمة |
| 26 جم إبرة ، ½ ؛ في. | BD | 305111 | معقم |
| 5.0 مل أنبوب دقيق | Eppendorf | 0030119401 | معقم |
| يبلغ من العمر 8+ أسابيع NSG (NOD. Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl / SzJ) الفئران | مختبر جاكسون | # 005557 | |
| تحضير الكحول | فيشر Scientific | 22-363-750 | |
| مستخلص غشاء القاعدي المعقم (Matrigel) | Cultrex | 3632-005-02 | |
| تطبيق قطنية ، 6 بوصات. | فيشر ساينتفيك | 22-029-553 | |
| ملقط منحني معقم مع أطراف متوسطة غير مسننة ، 152 مم | علوم المجهر الإلكتروني | 50-365-845 | |
| كريم مزيل الشعر | Nair | ||
| gentleMACS C Tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
| gentleMACS Octo dissociator مع سخانات | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
| رقم 10 شفرات مشرط | فيشر Scientific | 12-000-162 | |
| إسفنج شاش غير منسوج معقم ، 4 × 4 بوصة | فيشر ساينتفيك | 22-028-558 | معقم |
| RPMI 1640 1x + L-Glutamine | Gibco | 11875093 | |
| طقم تفكك الورم المعقم ، | Miltenyi Biotec | البشري 130-095-929 |
المراجع
- Sung, H., et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 3 (3), 209-249 (2021).
- Hidalgo, M., et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discov. 4 (9), 998-1013 (2014).
- DeRose, Y. S., et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nat Med. 17 (11), 1514-1520 (2011).
- Zhang, X., et al. A renewable tissue resource of phenotypically stable, biologically and ethnically diverse, patient-derived human breast cancer xenograft models. Cancer Res. 73 (15), 4885-4897 (2013).
- Yoshida, G. J. Applications of patient-derived tumor xenograft models and tumor organoids. J Hematol Oncol. 13 (1), 1-16 (2020).
- Wilson, H. E., et al. Human breast cancer xenograft model implicates peroxisome proliferator-activated receptor signaling as driver of cancer-induced muscle fatigue. Clin Cancer Res. 25 (7), 2336-2347 (2019).
- Wilson, H. E., et al. Skeletal muscle reprogramming by breast cancer regardless of treatment history or tumor molecular subtype. NPJ Breast Cancer. 6 (1), 18(2020).
- Shultz, L. D., et al. Human lymphoid and myeloid cell development in NOD/LtSz-scid IL2Rγnull mice engrafted with mobilized human hemopoietic stem cells. J Immunol. 174 (10), 6477-6489 (2005).
- DeRose, Y. S., et al. Patient-derived models of human breast cancer: Protocols for in vitro and in vivo applications in tumor biology and translational medicine. Curr Protoc Pharmacol. 14, Unit14.23(2013).
- Whittle, J. R., Lewis, M. T., Lindeman, G. J., Visvader, J. E. Patient-derived xenograft models of breast cancer and their predictive power. Breast Cancer Res. 17 (1), 17(2015).
- Fleming, J. M., Miller, T. C., Meyer, M. J., Ginsburg, E., Vonderhaar, B. K. Local regulation of human breast xenograft models. J Cell Physiol. 224 (3), 795-806 (2010).
- Okano, M., et al. Orthotopic implantation achieves better engraftment and faster growth than subcutaneous implantation in breast cancer patient-derived xenografts. J Mammary Gland Biol Neoplasia. 25 (1), 27-36 (2020).
- Ryu, A. H., Eckalbar, W. L., Kreimer, A., Yosef, N., Ahituv, N. Use antibiotics in cell culture with caution: Genome-wide identification of antibiotic-induced changes in gene expression and regulation. Sci Rep. 1 (1), 7533(2017).
- Amens, J. N., Bahçecioglu, G., Zorlutuna, P. Immune system effects on breast cancer. Cell Mol Bioeng. 14 (4), 279-292 (2021).
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
