本方案展示了通过颞静脉注射将儿童肿瘤细胞经静脉递送至新生小鼠,从而实现对生命早期抗肿瘤免疫反应的精确且可重复的建模。该方法可用于评估在新生儿期施加干预措施(如免疫调节或治疗)所产生的影响。
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本方案展示了通过颞静脉注射将儿童肿瘤细胞经静脉递送至新生小鼠,从而实现对生命早期抗肿瘤免疫反应的精确且可重复的建模。该方法可用于评估在新生儿期施加干预措施(如免疫调节或治疗)所产生的影响。
超过一半的儿童癌症在胎儿期即已启动,其向明显疾病的进展持续至新生儿期。尽管免疫疗法目前为许多患癌儿童提供了新的治疗选择,但生命早期的免疫系统如何影响癌症进展及治疗反应仍不完全清楚。要弥补这一空白,就需要在新生儿期评估治疗干预措施,因为此阶段的免疫反应与儿童后期及成年期存在根本性差异。
在此,我们描述了一种结合活体生物发光成像的新生儿移植模型,用于研究生命早期免疫调节对机体的影响 儿童癌症
通过向1至2日龄同基因型受体小鼠注射源自两种宫内起始肿瘤的荧光素酶标记细胞,实现了可重复的肿瘤移植,手术相关死亡率为零,且生物发光成像证实操作成功率高。以感染驱动的免疫调节作为实验变量,我们进一步证明:移植后第五天经腹腔感染小鼠巨细胞病毒可显著减轻急性淋巴细胞白血病(ALL)的肿瘤负荷,但对神经母细胞瘤(NB)无此效应。该平台可用于研究 早期生命阶段免疫调节下不同肿瘤特异性反应的差异,并强调在建模早期生命中免疫–肿瘤相互作用时需考虑肿瘤所处的特定微环境。
总体而言,该方法为研究与癌症免疫监视、感染诱导的免疫调节以及治疗干预相关的新生儿免疫机制提供了一个多功能且高度可重复的平台。除了急性淋巴细胞白血病(ALL)和神经母细胞瘤(NB)之外,该方法还可适用于其他儿童恶性肿瘤及免疫调节策略,支持针对生命早期癌症干预措施的机制研究和临床前评估。
免疫治疗的最新进展显著改善了某些癌症患者的预后,然而其在幼儿中的最佳应用需要深入理解发育中的免疫系统如何识别并清除癌细胞。尽管约50%的儿童癌症起源于宫内,包括B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)和神经母细胞瘤(NB),但越来越多的证据表明,出生后的事件对疾病进展和临床结局具有关键影响1,2。
新生儿的免疫反应在数量和质量上均不同于成人3在适应性免疫系统尚未完全发育的情况下,新生儿的保护依赖于 主要依赖母源抗体和先天免疫细胞。然而,由于细胞内在的低反应性以及免疫抑制通路的增强激活,这些先天免疫效应细胞的功能效率低于成体中的对应细胞,导致新生儿特别容易受到感染4,5,6然而,这些特征对不成熟免疫系统产生有效抗肿瘤反应能力的影响仍知之甚少。
在生命早期建立抗肿瘤免疫模型,需要在出生后免疫功能受限的短暂窗口期内,精确且可重复地递送肿瘤细胞、免疫调节剂或病原体。颞静脉注射是一种新生儿静脉(IV)给药方法,最能满足这些要求,具有操作成功率高、死亡率低、操作应激小,并可与后续干预措施(如感染攻击或治疗给药)相兼容等优势7,8,9,10。
在本研究中,我们在既往已验证的新生小鼠静脉给药技术基础上进行了改进,并结合活体生物发光成像技术的灵活性,建立了一种移植模型,用于研究生命早期感染对儿童癌症细胞进展的影响。该方法可将表达荧光素酶的B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)或神经母细胞瘤(NB)细胞通过静脉注射至出生后1–2天的幼鼠体内,随后在出生后第7天(P7)通过腹腔注射(i.p.)小鼠巨细胞病毒(mCMV)进行免疫调节,并在感染后第10天(P17)评估肿瘤的进展情况。
尽管对颞静脉的穿刺仅限于出生后一个短暂的时间窗口(P0–P3),但该方法可提高实验的可重复性和控制性,为研究生命早期免疫机制对肿瘤免疫监视、感染与肿瘤相互作用以及免疫治疗反应的影响提供了一个多功能平台。此外,该方法有助于移植细胞高效归巢,从而可重复地建立疾病模型,用于机制性研究。
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所有实验步骤(图1)均依照加拿大动物护理委员会(Canadian Council on Animal Care)的指导原则进行,并已获得不列颠哥伦比亚大学动物护理委员会(University of British Columbia Animal Care Committee)批准(方案编号 A23-0169)。
1. 萤光素酶标记的白血病细胞的制备
2. 生成荧光素酶标记的NB细胞
注意:TH-MYCN 转基因小鼠可自发产生神经母细胞瘤,饲养和实验均按照批准的机构动物护理规程进行。所用慢病毒载体与第 1.2 节中描述的相同。
3. 准备用于时间静脉注射的细胞悬液
4. 颞静脉注射(P1–P2 仔鼠)
注意:新生小鼠颞静脉注射可无需麻醉。然而,通常采用短暂的低温固定以减少动物活动并提高注射准确性。 部分机构动物护理委员会不允许使用低温固定方法——研究人员在实施本操作前必须咨询相关机构委员会。若经机构批准,以下步骤可用于实施低温固定。
5. 病毒制备与感染
6. 生物发光成像(BLI)
注意:按照下述方法,在P7(细胞注射后5–6天,感染前)和P17(感染后10天)进行BLI检测。
7. 从移植细胞的小鼠中收获白血病细胞
8. 流式细胞术染色与采集
9. 绘制图形与统计分析
注意:使用统计软件包(见材料表)对生物发光成像(BLI)和流式细胞术数据进行图形生成和统计分析。
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经颞静脉注射可实现白血病和神经母细胞瘤细胞在新生小鼠中的高效植入
为了模拟生命早期感染对儿童癌症进展的影响,将来源于白血病成年 Eµ-Ret 小鼠的荧光素酶标记B-ALL细胞,或来源于濒死 Th-Mycn 小鼠的NB细胞,通过颞静脉注射至1–2日龄同基因型幼鼠体内。移植后第五天,通过生物发光成像(BLI)和X射线成像确认了白血病(图2A,n = 7)和神经母细胞瘤(图3A,n = 9)的成功植入,结果表明颞静脉注射的操作成功率达到100%,且无任何与操作相关的死亡。
新生儿mCMV感染抑制白血病进展
移植成功确认后,新生幼鼠在出生后7天通过腹腔注射随机分为两组,分别接受PBS(n = 3)或mCMV(每只幼鼠1 × 10^4 PFU,n = 4)。感染后10天,mCMV感染幼鼠表现出显著的体重下降(p < 0.05),并出现明显的神经系统功能障碍。通过qPCR检测脑组织中的病毒载量...
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了解生命早期免疫系统发育如何影响癌症进展,对于设计适合年龄的免疫调节策略至关重要。在本研究中,我们描述了一种可重复的新生期移植平台,可在出生后免疫系统不成熟的關鍵时期,精确控制癌细胞植入和免疫调节的时间进程。通过将时间特异性静脉介导的静脉内递送与生物发光成像(BLI)相结合,该模型能够系统地探究生命早期感染如何在不同疾病背景下影响儿童癌症的进展。
通过该方法,我们证明了新生小鼠巨细胞病毒(mCMV)感染在新生期静脉移植后显著抑制白血病进展,而在相同实验条件下,神经母细胞瘤(NB)的进展则未受影响。这两种截然不同的结果凸显了生命早期感染驱动的免疫调节具有情境依赖性,并强调在建模儿童癌症与免疫相互作用时,需重视疾病特异性的生物学特性。
新生小鼠巨细胞病毒(mCMV)感染后观察到的白血病负荷降低,与我们之前的研究结果一致11。我们已证实,新生儿期病毒感染可广泛激活先天免疫通路,包括诱导前白血病细胞发生凋亡的干扰素γ(IFN-γ)反应。相比之下,神经母细胞瘤(NB)是一种起源于神经嵴来源...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作获得了加拿大卫生研究院向 G.S.D.R. 提供的运营资助(项目号:MOP-126122)。A.F. 获得了迈克尔·库乔内儿童癌症研究计划(MC3RP)博士后奖学金的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 100µL,微升注射器,鲁尔接头尖端 | Hamilton | 80601 | - |
| 30 G 针头 | BD | 305106 | - |
| 7-AAD | Biolegend | 420404 | - |
| Ami-X 成像系统 | Spectral Instruments Imaging | - | - |
| 抗小鼠 B220-APC | Biolegend | 103212 | - |
| 抗小鼠 CD19-FITC | Biolegend | 152404 | - |
| 抗小鼠 CD3εPerCP | Biolegend | 100326 | - |
| 抗小鼠 Ly-51-PE | Biolegend | 108308 | 也称为 BP1 |
| 抗小鼠 TER119-PerCP | Biolegend | 116226 | - |
| 抗小鼠/人 CD11b-PerCP | Biolegend | 101230 | - |
| Aura 软件 | Spectral Instruments Imaging | - | 版本 4.0.8 |
| BD Accuri C6 | BD | - | - |
| BD Fortessa X-20 | BD | - | - |
| 清洗液 | Hamilton | 18310 | - |
| CountBright 绝对计数微球 | 赛默飞世尔科技旗下 Invitrogen 公司 | 2770930 | 6 µL 含有 6000 个珠子 |
| D-荧光素 | GoldBio | eLUCK-1G | - |
| DMEM | Gibco | 11965092 | - |
| DNase I | Sigma | 1.13×10¹⁰ | - |
| Falcon 40µm 细胞滤筛,蓝色,无菌,独立包装 | 猎鹰 | 352340 | - |
| FBS | Gibco | A5256701 | - |
| FlowJo 软件 | BD | - | v10.8 |
| GeltrexTM | 赛默飞世尔科技 | A1413202 | - |
| GraphPad Prism 软件 | Dotmatics | - | v10.4.1 |
| LE.5209 冷光源 | Euromex | - | - |
| Liberase™ TM 研究级 | Sigma | 5.4E+09 | - |
| NSG小鼠 | 杰克逊实验室 | 5557 | NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ |
| Polybrene | Sigma | H9268-5G | - |
| 纯化的抗小鼠 CD16/32 抗体 | Biolegend | 101301 | - |
| RBC裂解缓冲液(10X) | Biolegend | 420301 | - |
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