Intracranial Cannula Implantation for Serial Locoregional Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Infusions in Mice

Kyra Harvey; Peter J. Madsen; Tiffany Smith; Crystal Griffin; Luke Patterson; Nicholas A. Vitanza; Phillip B. Storm; Adam C. Resnick; Jessica B. Foster

doi:10.3791/64886

زرع قنية داخل الجمجمة لمستقبلات المستضد الخيمري التسلسلي (CAR) في الخلايا التائية في الفئران

JoVE Journal
Cancer Research

This content is Free Access.

JoVE Journal Cancer Research

Intracranial Cannula Implantation for Serial Locoregional Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Infusions in Mice

زرع قنية داخل الجمجمة لمستقبلات المستضد الخيمري التسلسلي (CAR) في الخلايا التائية في الفئران

Full Text

4,358 Views

05:22 min

February 24, 2023

DOI: 10.3791/64886-v

Kyra Harvey¹, Peter J. Madsen^2,3, Tiffany Smith², Crystal Griffin^1,2, Luke Patterson^1,2, Nicholas A. Vitanza^4,5, Phillip B. Storm^2,3, Adam C. Resnick^2,3, Jessica B. Foster^1,2

¹Division of Oncology,Children’s Hospital of Philadelphia, ²Center for Data Driven Discovery in Biomedicine,Children’s Hospital of Philadelphia, ³Division of Neurosurgery,Children’s Hospital of Philadelphia, ⁴Ben Towne Center for Childhood Cancer Research,Seattle Children’s Research Institute, ⁵Department of Pediatrics, Seattle Children’s Hospital,University of Washington

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol outlines a method for locoregional cannula implantation in mice, facilitating the preclinical evaluation of immunotherapeutic infusions targeting central nervous system tumors. The technique allows for repeated doses of CAR T-cell therapy without the need for multiple invasive surgeries.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Oncology
Immunotherapy

Background

CNS tumors are the leading cause of cancer-related deaths in children.
Locoregional immune-based therapies are being tested in clinical trials.
CAR T-cell therapy shows promise in targeting CNS tumors.
This protocol replicates an intraventricular catheter system used in ongoing clinical trials.

Purpose of Study

To evaluate the effectiveness of CAR T-cell therapy in a preclinical model.
To provide a method for local regional delivery of therapeutics.
To minimize the invasiveness of repeated treatments in animal models.

Methods Used

Implantation of a cannula using a stereotactic apparatus.
Administration of CAR T-cell therapy through the implanted cannula.
Use of anesthesia and surgical techniques to ensure animal welfare.
Monitoring of tumor response and survival outcomes post-treatment.

Main Results

The GPC2-directed CAR T-cell therapy induced significant tumor regression.
Significantly prolonged survival was observed in the thalamic diffuse midline glioma model.
The method allows for precise delivery of treatment to targeted areas.
Insights gained may inform future research in neuroscience and oncology.

Conclusions

This protocol provides a valuable tool for studying CNS tumors.
It enhances the understanding of CAR T-cell therapy efficacy.
The approach may lead to improved therapeutic strategies for CNS tumors.

Frequently Asked Questions

What is the main advantage of this cannula implantation technique?

The main advantage is the ability to provide multiple doses of therapy without repeated invasive surgeries.

How does CAR T-cell therapy work?

CAR T-cell therapy involves engineering T-cells to target and destroy cancer cells.

What types of tumors are targeted in this study?

The study focuses on central nervous system tumors, particularly medulloblastoma and diffuse midline glioma.

What are the implications of this research?

The research may lead to improved treatment options and understanding of CNS tumors in pediatric patients.

What is the role of anesthesia in this protocol?

Anesthesia is used to ensure the welfare of the mice during the surgical procedures.

How is the effectiveness of the treatment measured?

Effectiveness is measured by tumor regression and survival rates in the treated mice.

أورام الجهاز العصبي المركزي (CNS) هي السبب الرئيسي للوفاة المرتبطة بالسرطان لدى الأطفال ، ويتم اختبار العلاجات القائمة على المناعة المحلية بشكل متزايد للمرضى في التجارب السريرية. يصف هذا البروتوكول طرق زرع القنية الموضعية في الفئران للتقييم قبل السريري للدفعات المناعية التي تستهدف أورام الجهاز العصبي المركزي.

يكرر هذا البروتوكول نظام القسطرة داخل البطيني المستخدم في التجارب السريرية الجارية لاختبار التسليم الإقليمي المحلي للعلاج بالخلايا التائية ذات مستقبلات المستضدات الخيمرية الموجه ضد أورام الجهاز العصبي المركزي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي القدرة على توفير جرعات متكررة متعددة من العلاج بالخلايا التائية CAR T الإقليمية المحلية دون إجراء عمليات جراحية متعددة الغازية. يمكن استخدام هذا النظام للتحقيق في العلاجات المختلفة في مواقع التسليم المختلفة ، وبالتالي قد يوفر نظرة ثاقبة لعدد لا يحصى من مجالات البحث في علم الأعصاب.

للبدء ، ضع الماوس المخدر برأس محلوق على طاولة العمليات وافتح الجزء السفلي من الذراع التجسيمي برفق باستخدام ملعقة. أدخل القنية بالملقط وقم بتثبيتها عن طريق شد المسمار على الذراع حتى يبرز نصف إلى ثلثي الجزء البلاستيكي الأبيض وخمسة ملليمترات من القنية من أسفل الفتحة. أدخل وثبت الأسنان العلوية للفأر في شريط العضة لجهاز التجسيم.

اسحب مخروط الأنف للأمام وشده ، مع التأكد من أن الماوس يستنشق الأيزوفلوران. ثم ، قم بتركيب الماوس على جهاز التجسيم الدافئ باستخدام أصفاد الأذن أو قضبان الأذن ، وتجنب الضغط المفرط. تطهير موقع الجراحة وجعل قطع موازية للجمجمة كما هو موضح في المخطوطة.

استخدم مسحات طرف القطن لدفع اللفافة بعيدا. تحديد المعالم ، bregma و lambda على الجمجمة المقابلة للعلامات الأمامية والخلفية حيث تلتقي لوحات الجمجمة. لإنشاء سطح لربط الأكريليك ، قم بعمل عدة شقوق برفق عبر الجمجمة باستخدام مشرط.

باستخدام الذراع المجسمة ، قم بتوطين القنية إلى المعلم محل الاهتمام. ارفع طرف القنية من واحد إلى ملليمترين فوق سطح الجمجمة وانتقل إلى الإحداثيات المطلوبة. باستخدام إبرة قياس 18 أو مثقاب جراحي ، قم بعمل فتحتين لولبيتين على الجمجمة المكشوفة بعيدا عن مكان دخول القنية ، مما يضمن مساحة كافية للقنية.

تحريف الحفر من خلال ثقب المسمار حتى يعلق على الجمجمة. باستخدام مفك براغي ذو طرف مسطح ، أدخل واربط مسمارين في الفتحات. ثم اسحب المسمار لأعلى برفق للتأكد من تثبيته.

لإدخال قنية ، قم بإنشاء ثقب في الجمجمة عند الإحداثيات المحددة باستخدام إبرة قياس 18 أو مثقاب جراحي. باستخدام ذراع التوضيع التجسيمي ، اخفض القنية إلى إحداثيات DV المطلوبة. في حوالي 0.3 جرام من مسحوق راتنج الأكريليك و 10 إلى 15 قطرة من السائل في صفيحة خزفية ذات 12 بئرا ، قم بتحميل المادة البيضاء اللزجة المحضرة في حقنة سعة ملليلتر واحد.

معطف الجمجمة وملء الفراغات حول القنية والمسمار. قم بفك المسمار الموجود على ذراع التوضيع التجسيمي بينما يكون الأسمنت مرنا. استخدم ملعقة برفق لتحرير القنية من الحامل عند الفتحة السفلية واسحب ذراع التوضيع التجسيمي بعيدا عن الماوس.

بمجرد تجفيف الأسمنت ، أدخل القنية الوهمية في قنية التوجيه وقم بتدويرها في اتجاه عقارب الساعة لتثبيتها بإحكام. بمجرد اكتمال الإجراء ، أعد الماوس إلى قفصه المنزلي الدافئ للتعافي. لتحضير قنية العلاج ، أدخل الجزء العلوي منها في أنبوب PKG.

بعد ذلك ، املأ حقنة العلاج بتعليق الخلايا التائية CAR T وأدخلها من خلال الطرف الآخر من أنبوب PKG ، الذي يغطي الجزء العلوي من قنية العلاج. بعد تخدير الماوس ، قم بتثبيت قنية التوجيه في القاعدة باستخدام ملقط. قم بفك وإزالة القنية الوهمية ، مما يسمح بالوصول إلى قنية التوجيه.

نقع الخلايا التائية ذات مستقبلات المستضدات الخيمرية لمدة دقيقة واحدة وثبت قنية العلاج في مكانها لمدة دقيقة إضافية. بعد إزالة قنية العلاج ، قم بربط قنية وهمية بإحكام. ثم، تطبيق ميلوكسيكام تحت الجلد للسيطرة على الألم.

تسبب العلاج بالخلايا التائية CAR T الموجهة من GPC2 في حدوث انحدار كبير للورم في الورم الأرومي النخاعي والبقاء على قيد الحياة لفترة طويلة بشكل كبير في نموذج الورم الدبقي في خط الوسط المنتشر في المهاد. عند إدخال قنية التوجيه في مكان داخل الورم ، من المهم أن نفهم أن الإحداثيات الظهرية البطنية قد تكون أكثر سطحية من حقن الورم من أجل حساب أطوال إسقاط القنية الوهمية والعلاجية.