颅内插管植入小鼠连续局部区域嵌合抗原受体（CAR）T细胞输注
February 24th, 2023
中枢神经系统（CNS）肿瘤是儿童癌症相关死亡的主要原因，基于局部免疫的疗法越来越多地在临床试验中为患者进行测试。该协议描述了在小鼠中植入局部区域套管的方法，用于靶向CNS肿瘤的免疫治疗输注的临床前评估。
该方案复制了正在进行的临床试验中使用的脑室内导管系统，以测试针对中枢神经系统肿瘤的CAR-T细胞疗法的局部区域递送。该技术的主要优点是能够提供多个重复剂量的局部区域CAR-T细胞治疗，而无需执行多种侵入性外科手术。该系统可用于研究不同递送部位的不同治疗方法，从而可以为神经科学的无数研究领域提供见解。
首先，将剃光头的麻醉小鼠放在手术台上，并使用刮刀轻轻打开立体定向臂的底部。用镊子插入套管，并通过拧紧手臂上的螺钉来固定它，直到白色塑料部分的一半到三分之二和套管的五毫米从开口底部突出。将鼠标的上牙插入并固定在立体定位装置的咬杆中。
向前拉鼻锥并收紧它，确保小鼠吸入异氟醚。然后，使用耳套或耳条将鼠标安装在加热的立体定位装置上，避免压力过大。按照手稿中的描述对手术部位进行消毒，并平行于颅骨进行切口。
使用棉签将筋膜推开。识别颅骨上与颅板相交的前标记和后标记相对应的标志、前胬和λ。要创建用于附着丙烯酸的表面，请使用手术刀在头骨上轻轻地切开几条缝。
使用立体定位臂，将套管定位到感兴趣的地标。将套管尖端抬高到颅骨表面上方一到两毫米，然后移动到所需的坐标。使用 18 号针或手术钻头，在暴露的颅骨上开两个螺丝孔，远离套管进入的位置，确保套管有足够的空间。
将钻头穿过螺丝孔，直到它连接到头骨上。用平头螺丝刀将两个螺钉插入孔中并固定。然后，轻轻拉起螺钉以确保其固定。
要插入套管，请使用 18 号针或手术钻头在识别的坐标处在颅骨上开一个孔。使用立体定向臂，将套管降低到所需的 DV 坐标。在瓷12孔板中约0.3克丙烯酸树脂粉末和10至15滴液体，将制备的粘性白色材料装入一毫升注射器中。
涂上颅骨并填充套管和螺钉周围的空间。在水泥柔韧性时松开立体定向臂上的螺钉。轻轻地使用刮刀从底部开口处的支架上释放套管，并将立体定向臂从鼠标上收回。
水泥干燥后，将假套管插入导向套管并顺时针旋转以将其牢固固定。程序完成后，将鼠标放回加热的家笼中恢复。要准备治疗套管，请将其顶部插入PKG管中。
然后，用CAR T细胞悬浮液填充治疗注射器，并将其插入PKG管的另一端，覆盖治疗套管的顶部。麻醉小鼠后，使用镊子将引导套管固定在底部。拧下并取下假套管，以便进入导向套管。
输注CAR-T细胞一分钟，并将治疗套管保持在适当的位置一分钟。取出治疗套管后，拧紧假套管。然后，皮下给予美洛昔康以控制疼痛。
GPC2 定向的 CAR T 细胞疗法诱导髓母细胞瘤的肿瘤显着消退，并在丘脑弥漫性中线胶质瘤模型中显着延长生存期。将引导套管插入肿瘤内位置时，重要的是要了解背腹坐标可能比肿瘤注射更浅，以解释假套管和治疗套管投影长度。
概述
该协议概述了一种在小鼠中进行局部导管植入的方法，便于进行针对中枢神经系统肿瘤的免疫治疗输注的临床前评估。该技术允许重复剂量的CAR T细胞治疗，而无需进行多次侵入性手术。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 肿瘤学
- 免疫治疗
背景
- 中枢神经系统肿瘤是儿童癌症相关死亡的主要原因。
- 局部免疫疗法正在临床试验中进行测试。
- CAR T细胞治疗在针对中枢神经系统肿瘤方面显示出前景。
- 该协议复制了正在进行的临床试验中使用的脑室导管系统。
研究目的
- 评估CAR T细胞治疗在临床前模型中的有效性。
- 提供一种用于局部区域输送治疗药物的方法。
- 最小化动物模型中重复治疗的侵入性。
使用的方法
- 使用立体定位装置植入导管。
- 通过植入的导管进行CAR T细胞治疗的给药。
- 使用麻醉和手术技术以确保动物福利。
- 监测治疗后的肿瘤反应和生存结果。
主要结果
- GPC2靶向的CAR T细胞治疗诱导了显著的肿瘤消退。
- 在丘脑弥漫性中线胶质瘤模型中观察到显著延长的生存期。
- 该方法允许精确地将治疗送达目标区域。
- 获得的见解可能为未来的神经科学和肿瘤学研究提供信息。
结论
- 该协议为研究中枢神经系统肿瘤提供了一个有价值的工具。
- 它增强了对CAR T细胞治疗效果的理解。
- 该方法可能导致中枢神经系统肿瘤的改进治疗策略。
常见问题
Executive Industry Relevance
Serial intracranial cannula implantation enables repeated locoregional CAR T cell delivery in preclinical CNS tumor models, directly addressing the challenge of evaluating immunotherapies in anatomically relevant, disease-relevant systems. This approach increases predictive confidence for translational advancement by mirroring clinical catheter-based delivery and supporting robust, quantitative assessment of therapeutic regimens. The platform is strategically positioned to inform target validation and dosing strategies for pediatric and adult CNS oncology portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional interrogation of CAR T cell efficacy against validated CNS tumor antigens in vivo.
- Supports mechanistic de-risking by isolating locoregional effects and minimizing systemic confounders.
- Facilitates iterative hypothesis testing for target engagement and tumor response.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible platform for serial dosing and response measurement.
- Enables quantitative assessment of tumor regression and survival following repeated CAR T cell infusions.
- Supports assay development for evaluating delivery site-specific therapeutic effects.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical delivery methods with clinical catheter-based protocols for translational continuity.
- Allows for risk-adjusted advancement decisions based on robust, serial in vivo data.
- Supports biomarker and pharmacodynamic studies in orthotopic CNS tumor models.
Pipeline & Workflow Integration
This method bridges early discovery and preclinical validation by enabling serial, site-specific immunotherapy delivery in orthotopic CNS tumor models, supporting lead identification and translational assessment.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis-driven testing of CAR T cell constructs and tumor antigen targets in vivo.
- Screening: Standardizes repeated dosing and quantitative tumor response measurement for candidate prioritization.
- Analytics: Provides survival and tumor regression data for comparative analysis across regimens and delivery sites.
- Translational Research: Mirrors clinical catheter-based delivery, supporting preclinical-to-clinical workflow alignment.
- Enterprise Reuse: Adaptable for testing diverse cell therapies and novel agents in CNS disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS immunotherapy studies.
- Operational Value: Enables standardized, reproducible, and scalable serial dosing in preclinical models.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency for CNS oncology programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of immunotherapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic surgery and small animal CNS procedures.
- Demands access to stereotactic apparatus, surgical tools, and analytical infrastructure for tumor monitoring.
- Necessitates cross-team standardization of dosing, infusion protocols, and response criteria.
- Adaptable to various CNS tumor models and delivery coordinates with protocol optimization.
- Dependent on precise anatomical targeting and post-surgical animal care for reproducibility.
