Das Glioblastom (GBM; Gliom Grad IV) ist der häufigste und bösartigste Hirntumor, und die derzeitigen Therapien sind unwirksam, was zu einer medianen Überlebenszeit von 15 Monaten führt1. Zuverlässige und genaue präklinische Modelle, die die komplexen Signalwege darstellen, die am Wachstum und der Pathogenese von Hirntumoren beteiligt sind, sind unerlässlich, um den Fortschritt bei der Bewertung neuer Therapieschemata für GBM zu beschleunigen. Mausmodelle, in denen humane Hirntumorzelllinien subkutan in immungeschwächte Mäuse implantiert werden, spiegeln weder die native Immunumgebung von Hirntumoren wider, noch können sie verwendet werden, um die Fähigkeit von Therapeutika zu bewerten, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden2. Idealerweise sollten präklinische Mausmodelle auch die humane GBM-Histopathologie genau reproduzieren, einschließlich der hohen Invasivität in das umgebende Parenchym3. Obwohl gentechnisch veränderte Mausmodelle (GEM) Tumore im Kontext eines intakten Immunsystems entwickeln, sind oft komplizierte Zuchtschemata erforderlich, und Tumore können sich langsam und uneinheitlich entwickeln4. GEM-abgeleitete Allotransplantatmodelle eignen sich besser für präklinische therapeutische Studien, bei denen große Kohorten von tumortragenden Mäusen in kürzerer Zeit benötigt werden.
In einem früheren Bericht haben wir ein orthotopes GBM-Mausmodell beschrieben, das direkt von GEM-Tumoren abgeleitet wurde. Die Tumorgenese im GEM wird durch genetische Ereignisse in Zellpopulationen (hauptsächlich Astrozyten) initiiert, die das gliale fibrilläre saure Protein (GFAP) exprimieren und zu einer Progression zu GBM führen. Diese TRP-GEMs beherbergen ein TgGZT121-Transgen (T), das T121 nach Exposition gegenüber der GFAP-getriebenen Cre-Rekombinase exprimiert. Die Expression des T121-Proteins führt zu einer Unterdrückung der Aktivität des Rb-Proteins (Rb1, p107 und p103). Die Co-Expression eines GFAP-getriebenen Cre-Transgens (GFAP-CreERT2) zielt auf die Expression adulter Astrozyten nach Induktion mit Tamoxifen ab. TRP-Mäuse beherbergen auch eine Cre-abhängige Mutante Kras (KrasG12D; R)-Allel, das die Aktivierung des Rezeptor-Tyrosinkinase-Signalwegs darstellt, und sind heterozygot für den Verlust von Pten(P)5,6. Gleichzeitige Genaberrationen in den Netzwerken Rezeptor-Tyrosinkinase (RTK), PI3K und RB sind an 74% der GBM-Pathogenese beteiligt7. Daher werden die primären Signalwege, die im humanen GBM verändert sind, durch die manipulierten Mutationen in TRP-Mäusen, insbesondere GBM-Tumoren, repräsentiert, in denen gemeinsame nachgeschaltete Ziele von RTKs aktiviert werden5.
Das von GEM abgeleitete syngene orthotope Modell wurde als ein Modell validiert, das Merkmale menschlicher Hirntumore, einschließlich der Invasivität und des Vorhandenseins von Subtyp-Biomarkern, rekapituliert, um als Plattform für die Evaluierung von Krebstherapeutika zu dienen, die auf abweichende Signalwege bei GBM abzielen. Die Zellen wurden aus Tumoren kultiviert, die aus TRP-Gehirnen entnommen und mit stereotaktischen Geräten zur intrakraniellen Injektion in den Kortex wieder in das Gehirn von Mäusen implantiert wurden, die mit dem Stamm verglichen wurden. Dieses präklinische orthotope Mausmodell entwickelte GBM-Tumoren, die hochzellig, invasiv, pleomorph mit einer hohen Mitoserate waren und lineare Nekroseherde durch neoplastische Zellen und eine dichte Vaskularisation aufwiesen, wie sie für humanes GBM beobachtet wurden. Das Tumorvolumen und -wachstum wurde mittels in vivo Magnetresonanztomographie (MRT) gemessen.
In diesem Bericht beschreiben wir am Beispiel von TRP-Tumoren die optimale Technik für die intrakranielle Injektion von primären GBM-Zellen oder Zelllinien in das Wildtyp-Mäusegehirn. Das gleiche Protokoll könnte für immungeschwächte Mäuse und andere GBM-Zelllinien angepasst werden. Es werden wichtige Tipps gegeben, um häufige Fallstricke wie suboptimale Zellpräparation oder Zellleckage an der Injektionsstelle zu vermeiden und die stereotaktische Ausrüstung richtig einzusetzen, um die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit des Modells zu gewährleisten. Zu translationalen Zwecken validieren wir das Modell durch MRT-Detektion des Hirntumorwachstums bei lebenden Tieren, histologische Charakterisierung und präsentieren ein Beispiel für die Behandlung in tumortragenden Mäusen.