Modellierung von Hirntumoren in vivo unter Verwendung der elektroporationsbasierten Verabreichung von Plasmid-DNA, die die Mutationssignaturen von Patienten repräsentiert

Katie B. Grausam; Joshua J. Breunig

doi:10.3791/65286

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Methodenartikel

Modellierung von Hirntumoren in vivo unter Verwendung der elektroporationsbasierten Verabreichung von Plasmid-DNA, die die Mutationssignaturen von Patienten repräsentiert

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DOI:

10.3791/65286

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23. Juni 2023

Katie B. Grausam^*¹ , Joshua J. Breunig^*¹^,²^,³^,⁴^,⁵

¹Board of Governor’s Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ²Center for Neural Sciences in Medicine, Cedars-Sinai Medical Center, ³Department of Biomedical Sciences, Cedars-Sinai Medical Center, ⁴Samuel Oschin Comprehensive Cancer Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ⁵Department of Medicine, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Die Verwendung eines immunkompetenten, autochthonen Tumormodells, das von häufigen Patientenmutationen angetrieben wird, für präklinische Tests ist für immuntherapeutische Tests von entscheidender Bedeutung. Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Generierung von Hirntumor-Mausmodellen unter Verwendung der elektroporationsbasierten Verabreichung von Plasmid-DNA, die häufige Patientenmutationen repräsentieren, und liefert so ein genaues, reproduzierbares und konsistentes Mausmodell.

Zusammenfassung

Tumormodelle sind entscheidend für die präklinische Testung von Hirntumoren im Hinblick auf die Erforschung neuer, wirksamerer Behandlungen. Angesichts des großen Interesses an der Immuntherapie ist es umso wichtiger, ein konsistentes, klinisch relevantes, immunkompetentes Mausmodell zu haben, um die Tumor- und Immunzellpopulationen im Gehirn und ihr Ansprechen auf die Behandlung zu untersuchen. Während die meisten präklinischen Modelle die orthotope Transplantation etablierter Tumorzelllinien verwenden, ermöglicht das hier vorgestellte Modellierungssystem eine "personalisierte" Darstellung patientenspezifischer Tumormutationen in einer allmählichen, aber effektiven Entwicklung aus DNA-Konstrukten, die in sich teilende neuronale Vorläuferzellen (NPCs) in vivo eingefügt werden. DNA-Konstrukte verfügen über die Mosaikanalyse mit der Dual-Recombinase-vermittelten Kassettenaustauschmethode (MADR), die eine somatische Mutagenese von Treibermutationen in Einzelkopie ermöglicht. Bei neugeborenen Mäusewelpen zwischen der Geburt und dem Alter von 3 Tagen werden NPCs gezielt angesprochen, indem sie sich diese sich teilenden Zellen zunutze machen, die die Seitenventrikel auskleiden. Nach der Mikroinjektion von DNA-Plasmiden (z. B. MADR-abgeleitet, Transposons, CRISPR-gerichtete sgRNA) in die Ventrikel folgt die Elektroporation mit Paddeln, die die rostrale Region des Kopfes umgeben. Bei elektrischer Stimulation wird die DNA in die sich teilenden Zellen aufgenommen, mit dem Potenzial, sich in das Genom zu integrieren. Der Einsatz dieser Methode wurde sowohl bei der Entwicklung von pädiatrischen als auch bei erwachsenen Hirntumoren, einschließlich des häufigsten bösartigen Hirntumors, des Glioblastoms, erfolgreich nachgewiesen. Dieser Artikel diskutiert und demonstriert die verschiedenen Schritte der Entwicklung eines Hirntumormodells mit dieser Technik, einschließlich des Verfahrens der Anästhesie junger Mäusejungtiere bis hin zur Mikroinjektion der Plasmidmischung, gefolgt von der Elektroporation. Mit diesem autochthonen, immunkompetenten Mausmodell werden die Forscher in der Lage sein, präklinische Modellierungsansätze zu erweitern, um die Wirksamkeit der Krebsbehandlung zu verbessern und zu untersuchen.

Einleitung

Maus-Hirntumormodelle sind entscheidend für das Verständnis der Mechanismen der Entstehung und Behandlung von Hirntumoren. Derzeitige Modelle umfassen in der Regel schnell hergestellte subkutane oder orthotope Transplantationen häufig verwendeter Tumorzelllinien, die auf einer begrenzten Anzahl von Treibermutationen oder von Patienten abgeleiteten Xenotransplantatmodellen basieren, wobei immundefiziente Mäuse verwendet werden, die geeignete Immuntherapiestudien behindern 1,2,3,4. Darüber hinaus können diese präklinischen Ergebnisse zu falsch....