建立并表征间变性甲状腺癌和头颈部鳞状细胞癌的患者来源异种移植模型

摘要

本方案建立并表征了间变性甲状腺癌（ATC）和头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的患者来源异种移植（PDX）模型，因为PDX模型正迅速成为转化肿瘤学领域的标准模型。

摘要

患者来源的异种移植（PDX）模型能够高度保留原发肿瘤的组织学和遗传学特征，并维持其异质性。基于PDX模型获得的药效动力学结果与临床实践具有高度相关性。未分化甲状腺癌（ATC）是甲状腺癌中恶性程度最高的亚型，具有侵袭性强、预后差和治疗手段有限的特点。尽管ATC的发病率仅占甲状腺癌的2%–5%，但其死亡率高达15%–50%。头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是头颈部最常见的恶性肿瘤之一，全球每年新增病例超过60万例。本文提供了建立ATC和HNSCC的PDX模型的详细实验方案。研究分析了影响模型构建成功率的关键因素，并比较了PDX模型与原发肿瘤之间的组织病理学特征。此外，通过评估模型的 体内 成功构建的PDX模型中代表性临床用药的治疗效果

引言

PDX 模型是一种将人类肿瘤组织移植到免疫缺陷小鼠体内，并在小鼠提供的环境中生长的动物模型¹传统的肿瘤细胞系模型存在多种缺陷，例如缺乏异质性、无法维持肿瘤微环境、在长期传代过程中易发生遗传变异 体外 传代次数，以及临床应用效果不佳^2,3基因工程动物模型的主要缺点包括可能导致人类肿瘤基因组特征的丢失、引入新的未知突变，以及难以确定小鼠肿瘤与人类肿瘤之间的同源程度⁴此外，制备基因工程动物模型成本高昂、耗时较长，且效率相对较低⁴.

相较于其他肿瘤模型，PDX模型在反映肿瘤异质性方面具有诸多优势。从组织病理学角度来看，尽管随着时间推移，小鼠宿主会逐渐替代人类来源的间质成分，但PDX模型仍能很好地保留原发肿瘤的形态结构。此外，PDX模型至少在连续传代四代内保持了原发肿瘤的代谢组学特征，并能更好地模拟肿瘤细胞与其微环境之间复杂的相互关系，因而在模拟人类肿瘤组织的生长、转移、血管生成及免疫抑制等方面具有独特优势^5,6,7。在细胞与....

方案

所有动物实验均按照实验室动物护理评估与认证协会的指南进行，并经四川大学华西医院机构动物护理和使用委员会批准的方案实施。本研究使用了4至6周龄的NOD-SCID免疫缺陷小鼠（雌雄均有）以及4至6周龄的雌性Balb/c裸鼠。实验动物购自商业来源（见材料表）。华西医院伦理委员会批准了涉及人类受试者的研究（方案编号2020353）。每位患者均签署了书面知情同意书。

1. 实验准备

1. 准备好用于肿瘤移植的一次性刀片、已灭菌的剪刀和镊子及其他所需器械，将其放置于超净工作台上，并提前用紫外线照射消毒。
2. 准备无菌生理盐水和培养皿，以供实验过程中使用。

2. 新鲜肿瘤组织的获取与转运

1. 从手术室获取新鲜肿瘤组织样本（通常体积大于 5 mm × 5 mm），并将其放入含有无菌 HTK 溶液（见材料表）或生理盐水的 15 mL 或 50 mL 离心管中。对离心管进行标记。
   注意：新鲜肿瘤组织样本来自经手术切除或穿刺取得的未分化甲状腺癌（ATC）或头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者。
2. 将离心管置于预先准备好的冰盒中。
   注意：在此期间，移植操作人员必须准备好移植所需的各项物品（见

结果

共移植了18例甲状腺癌标本，成功构建了5个甲状腺癌PDX模型（成瘤率为27.8%），其中包括4例未分化型甲状腺癌和1例间变性甲状腺癌。分析了模型构建成功率与患者年龄、性别、肿瘤直径、肿瘤分级和分化程度之间的相关性。尽管4级肿瘤样本的建模成功率高于低级别肿瘤样本，且未分化肿瘤样本的建模成功率也高于高分化样本，但相关性分析结果显示，这些因素与PDX模型的成功率无显著关联（表1）。共接种了17例头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）样本，成功建立了4个HNSCC的PDX模型。模型成瘤率与肿瘤样本临床参数的相关性分析表明，分化程度与模型成功率相关，而年龄、性别、吸烟史、肿瘤直径、癌症分级、转移情况以及HPV感染对成瘤率无显著影响（表2）。

每个PDX模型的肿瘤生长曲线被绘制出来，以更好地理解来自不同患者的PDX模型的生长速率（图1、图2 以及表3）。THY-004从P0.......

讨论

本研究成功建立了甲状腺未分化癌（ATC）和头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的皮下PDX模型。在构建PDX模型的过程中，有许多方面需要特别注意。当肿瘤组织从患者体内分离后，应立即放入冰盒中，并尽快送至实验室进行接种。肿瘤组织到达实验室后，操作人员必须注意维持无菌环境，并严格执行无菌操作。对于穿刺活检样本，由于肿瘤组织体积较小，将其与基质胶混合后再接种将更有利于模型的建立。原发性肿瘤组织也应尽可能保存、固定并冷冻，以供后续研究使用。接种过程中，在将肿瘤组织块装入套管针后、使用前，应尽可能排出套管针内的空气。肿瘤接种后，需在小鼠体内观察肿瘤生长情况，持续1至4个月；接种后超过6个月仍无肿瘤生长的小鼠可实施安乐死²⁹。

免疫缺陷小鼠通常被选作PDX模型构建的宿主^29,30从P0代到P2代，通常使用非肥胖型糖尿病-重度联合免疫缺陷（NOD-SCID）小鼠或NOD Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ（NSG）小.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
2.4 mm × 2.0 mm 套管针	深圳华阳生物技术有限公司	18-9065
Balb/c 裸鼠	北京维通利华实验动物技术有限公司	401
生物安全柜	苏州安泰	BSC-1300IIA2
刀片	深圳华阳生物技术有限公司	18-0823
离心管	Corning	430791/430829
冻存管	成都典瑞实验仪器有限公司	/
Custodiol HTK 溶液	Custodiol	2103417
二甲基亚砜（DMSO）	SIGMA-ALORICH	D5879-500mL
电子天平	METTLER	ME104
电子数显卡尺	成都成量工具有限公司	0-220
胎牛血清（FBS）	VivaCell	C04001-500
IBM SPSS Statistics 26	IBM
氯胺酮	江苏中牧倍康药业有限公司	100761663
仑伐替尼	ApexBio	A2174
NOD-SCID 免疫缺陷小鼠	北京维通利华实验动物技术有限公司	406
青霉素-链霉素溶液（Pen-Strep Solution）	Biological Industries	03-03101BCS
培养皿	WHB	WHB-60/WHB-100
生理盐水	四川科伦	W220051705
剪刀	深圳华阳生物技术有限公司	18-0110
镊子	深圳华阳生物技术有限公司	18-1241
兽用软膏	辉瑞公司	P10015353
赛拉嗪	敦化市盛达动物药品有限公司	070031777