Name: Live-Bildgebung zur Quantifizierung der zellulären Strahlenempfindlichkeit in patienteneigenen Tumororganoiden (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-05T14:50:00.000+00:00
Duration: 5 min 39 s
Description: Erfahren Sie, wie Live-Bildgebung die Strahlenempfindlichkeit von patienteneigenen Tumororganoiden quantifiziert. Diese Methode ermöglicht präzisere Bewertungen als konventionelle Klonogenitätsassays und unterstützt personalisierte Krebstherapien.

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<meta charset="utf8"></head><body>Strahlenreaktion in patienteneigenen Tumororganoiden unter Verwendung eines klonogenen Assays

<ol><li>De Ruysscher, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiotherapy+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Dis+Primers%22%5BJournal%5D)">Radiotherapy toxicity.</a> Nat Rev Dis Primers. 5 (1), 13(2019).</li>
<li>Bates, J. E., Sanders, T., Arnone, A., Elmore, S. N. C., Royce, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geographic+density+of+linear+accelerators+and+receipt+of+radiation+therapy+for+prostate+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Radiat+Oncol+Biol+Phys%22%5BJournal%5D)">Geographic density of linear accelerators and receipt of radiation therapy for prostate cancer.</a> Int J Radiat Oncol Biol Phys. 111, 3, Supplement e351-e352 (2021).</li>
<li>Harmenberg, U., Hamdy, F. C., Widmark, A., Lennernäs, B., Nilsson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Curative+radiation+therapy+in+prostate+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Oncol%22%5BJournal%5D)">Curative radiation therapy in prostate cancer.</a> Acta Oncol. 50, Suppl 1 98-103 (2011).</li>
<li>Nakano, T., Ohno, T., Ishikawa, H., Suzuki, Y., Takahashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+advancement+in+radiation+therapy+for+uterine+cervical+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radiat+Res%22%5BJournal%5D)">Current advancement in radiation therapy for uterine cervical cancer.</a> J Radiat Res. 51 (1), 1-8 (2010).</li>
<li>Spencer, K., Parrish, R., Barton, R., Henry, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palliative+radiotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">Palliative radiotherapy.</a> BMJ. 360, k821(2018).</li>
<li>Price, J. M., Prabhakaran, A., West, C. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicting+tumour+radiosensitivity+to+deliver+precision+radiotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Clin+Oncol%22%5BJournal%5D)">Predicting tumour radiosensitivity to deliver precision radiotherapy.</a> Nat Rev Clin Oncol. 20 (2), 83-98 (2023).</li>
<li>McLaughlin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflammatory+microenvironment+remodelling+by+tumour+cells+after+radiotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Inflammatory microenvironment remodelling by tumour cells after radiotherapy.</a> Nat Rev Cancer. 20 (4), 203-217 (2020).</li>
<li>Rodriguez-Ruiz, M. E., Vitale, I., Harrington, K. J., Melero, I., Galluzzi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunological+impact+of+cell+death+signaling+driven+by+radiation+on+the+tumor+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Immunol%22%5BJournal%5D)">Immunological impact of cell death signaling driven by radiation on the tumor microenvironment.</a> Nat Immunol. 21 (2), 120-134 (2020).</li>
<li>Cytlak, U. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunomodulation+by+radiotherapy+in+tumour+control+and+normal+tissue+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Immunol%22%5BJournal%5D)">Immunomodulation by radiotherapy in tumour control and normal tissue toxicity.</a> Nat Rev Immunol. 22 (2), 124-138 (2022).</li>
<li>Hanahan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hallmarks+of+Cancer%3A+New+Dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Discov%22%5BJournal%5D)">Hallmarks of Cancer: New Dimensions.</a> Cancer Discov. 12 (1), 31-46 (2022).</li>
<li>Groelly, F. J., Fawkes, M., Dagg, R. A., Blackford, A. N., Tarsounas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+DNA+damage+response+pathways+in+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Targeting DNA damage response pathways in cancer.</a> Nat Rev Cancer. 23 (2), 78-94 (2023).</li>
<li>Renaudin, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+oxygen+species+and+DNA+damage+response+in+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Rev+Cell+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Reactive oxygen species and DNA damage response in cancer.</a> Int Rev Cell Mol Biol. 364, 139-161 (2021).</li>
<li>Klapp, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+DNA+damage+response+and+inflammation+in+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Discov%22%5BJournal%5D)">The DNA damage response and inflammation in cancer.</a> Cancer Discov. 13 (7), 1521-1545 (2023).</li>
<li>Constanzo, J., Garcia-Prada, C. D., Pouget, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clonogenic+assay+to+measure+bystander+cytotoxicity+of+targeted+alpha-particle+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Clonogenic assay to measure bystander cytotoxicity of targeted alpha-particle therapy.</a> Methods Cell Biol. 174, 137-149 (2023).</li>
<li>Serrano-Mendioroz, I., Garate-Soraluze, E., Rodriguez-Ruiz, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+to+assess+clonogenic+survival+of+irradiated+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">A simple method to assess clonogenic survival of irradiated cancer cells.</a> Methods Cell Biol. 174, 127-136 (2023).</li>
<li>Petroni, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiotherapy+delivered+before+CDK4%2F6+inhibitors+mediates+superior+therapeutic+effects+in+ER%28%2B%29+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Radiotherapy delivered before CDK4/6 inhibitors mediates superior therapeutic effects in ER(+) breast cancer.</a> Clin Cancer Res. 27 (7), 1855-1863 (2021).</li>
<li>Alvarez-Abril, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytofluorometric+assessment+of+acute+cell+death+responses+driven+by+radiation+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Cytofluorometric assessment of acute cell death responses driven by radiation therapy.</a> Methods Cell Biol. 172, 17-36 (2022).</li>
<li>Bodey, R. K., Evans, P. M., Flux, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+the+linear-quadratic+model+to+combined+modality+radiotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Radiat+Oncol+Biol+Phys%22%5BJournal%5D)">Application of the linear-quadratic model to combined modality radiotherapy.</a> Int J Radiat Oncol Biol Phys. 59 (1), 228-241 (2004).</li>
<li>Unkel, S., Belka, C., Lauber, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+analysis+of+clonogenic+survival+data%3A+Statistical+alternatives+to+the+linear-quadratic+model%5BTitle%5D)+AND+%22Radiat+Oncol%22%5BJournal%5D)">On the analysis of clonogenic survival data: Statistical alternatives to the linear-quadratic model.</a> Radiat Oncol. 11, 11(2016).</li>
<li>Zitvogel, L., Pitt, J. M., Daillère, R., Smyth, M. J., Kroemer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+models+in+oncoimmunology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Mouse models in oncoimmunology.</a> Nat Rev Cancer. 16 (12), 759-773 (2016).</li>
<li>Buqué, A., Galluzzi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+Tumor+immunology+and+immunotherapy+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cancer%22%5BJournal%5D)">Modeling Tumor immunology and immunotherapy in mice.</a> Trends Cancer. 4 (9), 599-601 (2018).</li>
<li>Lee, S. Y., Bissell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Functionally+robust+phenotypic+screen+that+identifies+drug+resistance-associated+genes+using+3D+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Bio+Protoc%22%5BJournal%5D)">A Functionally robust phenotypic screen that identifies drug resistance-associated genes using 3D cell culture.</a> Bio Protoc. 8 (22), e3083(2018).</li>
<li>Mina, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bissell%3A+Context+Matters%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cancer%22%5BJournal%5D)">Bissell: Context Matters.</a> Trends Cancer. 1 (1), 6-8 (2015).</li>
<li>Drost, J., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organoids+in+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Organoids in cancer research.</a> Nat Rev Cancer. 18 (7), 407-418 (2018).</li>
<li>Kim, J., Koo, B. K., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+organoids%3A+Model+systems+for+human+biology+and+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Human organoids: Model systems for human biology and medicine.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 21 (10), 571-584 (2020).</li>
<li>van Renterghem, A. W. J., van de Haar, J., Voest, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+precision+oncology+using+patient-derived+assays%3A+Bridging+genotype+and+phenotype%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Clin+Oncol%22%5BJournal%5D)">Functional precision oncology using patient-derived assays: Bridging genotype and phenotype.</a> Nat Rev Clin Oncol. 20 (5), 305-317 (2023).</li>
<li>Vitale, I., Manic, G., De Maria, R., Kroemer, G., Galluzzi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+damage+in+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell%22%5BJournal%5D)">DNA damage in stem cells.</a> Mol Cell. 66 (3), 306-319 (2017).</li>
<li>Sachs, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Living+biobank+of+breast+cancer+organoids+captures+disease+heterogeneity%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">A Living biobank of breast cancer organoids captures disease heterogeneity.</a> Cell. 172 (1-2), 373-386 (2018).</li>
<li>Zhou, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+3D+in+vitro+systems+to+model+immune+responses+to+solid+tumours%3A+A+step+towards+improving+and+creating+personalized+immunotherapies%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Immunol%22%5BJournal%5D)">Harnessing 3D in vitro systems to model immune responses to solid tumours: A step towards improving and creating personalized immunotherapies.</a> Nat Rev Immunol. 24, 18-32 (2024).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>40 & Mikro; m mesh filter</td><td>Thomas Scientific</td><td>1164H35</td><td></td></tr><tr><td>B27</td><td>Invitrogen</td><td>17504-044</td><td></td></tr><tr><td>Cellometer Auto T4 Bright Field Cell Counter</td><td>Nexcelom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DMEM f/12</td><td>Corning&nbsp;</td><td>12634-010</td><td></td></tr><tr><td>Epidermaler Wachstumsfaktor hEGF</td><td>Peprotech</td><td>AF-100-15</td><td></td></tr><tr><td>EVOS FL Digitales inverses Fluoreszenzmikroskop&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>12-563-460</td><td></td></tr><tr><td>FGF10</td><td>Peprotech</td><td>100-26</td><td></td></tr><tr><td>FGF7</td><td>Peprotech</td><td>100-19</td><td></td></tr><tr><td>GlutaMax</td><td>Invitrogen&nbsp;</td><td></td><td></td>35050061</tr><tr><td>Hepes</td><td>Invitrogen&nbsp;</td><td>15630-080</td><td></td></tr><tr><td>IncuCyte-Software 2021A</td><td>Sartorius-Version</td><td></td><td>: 2021A</td></tr><tr><td>Incucyte SX1</td><td>Sartorius-Modell</td><td></td><td>SX1</td></tr><tr><td>Incucyte-validierte 48-Well-Platte</td><td>Corning&nbsp;</td><td>3548</td><td></td></tr><tr><td>Matrigel</td><td>Discovery Laborbedarf</td><td>354230</td><td></td></tr><tr><td>nAc</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>A9165-5G</td><td></td></tr><tr><td>Nicotinamid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>N0636</td><td></td></tr><tr><td>Noggin</td><td></td><td></td><td>Gekauft vom Englander Institute for Precision Medicine, Weill Cornell, NY, USA</td></tr><tr><td>Unbehandelte 6-Well-Platte</td><td>Cellstar</td><td>657 185</td><td></td></tr><tr><td>NR (Heregulin)</td><td>Peprotech</td><td>100-03</td><td></td></tr><tr><td>p38 MAP-Inhibitor p38i SB202190</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>S7067</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Corning&nbsp;</td><td>21-040-CV</td><td></td></tr><tr><td>PenStrep</td><td>Invitrogen</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Primocin</td><td>Invivogen</td><td>ant-pm-1</td><td></td></tr><tr><td>Rspondin Media</td><td></td><td></td><td>Gekauft vom Englander Institute for Precision Medicine, Weill Cornell, NY, USA</td></tr><tr><td>Small Animal Radiation Research Platform (SARRP)&nbsp;</td><td>Xstrahl Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TGFbeta-Rezeptor-Inhibitor A83-01</td><td>Tocris</td><td>2939</td><td></td></tr><tr><td>Trypanblau-Fleck (0,4%)</td><td>Gibco</td><td>15250-61</td><td></td></tr><tr><td>TrypLE</td><td>Gibco</td><td>112605-028</td><td></td></tr><tr><td>Y-27632 (RhoKi)</td><td>Selleck</td><td>S1049</td><td></td></tr></tbody></table>

live-bildgebung zur quantifizierung der zellulären strahlenempfindlichkeit in patienteneigenen tumororganoiden

Live Imaging to Quantify Cellular Radiosensitivity in Patient-Derived Tumor Organoids

TNBC#1 PDTOs wurden an Tag 0 einer Einzelstrahlendosis von 0 (unbestrahlte Kontrollen), 2 Gy, 4 Gy, 6 Gy, 8 Gy oder 10 Gy ausgesetzt. Unmittelbar danach wurden PDTOs dissoziiert, um für jede experimentelle Bedingung eine einzellige Suspension zu erhalten. PDTO-abgeleitete Zellen wurden anschließend in 48-Well-Platten innerhalb von 66 % Matrigel-Kuppeln (je 50 μl) ausgesät, die in der Mitte der Wells abgelagert wurden, in 3 technischen Replikaten pro Zustand. Die Platten wurden in ein Live-Imaging-System gelegt und alle 6 Stunden mit dem Organoid-Modul 4X-Objektiv für insgesamt 30 Tage abgebildet. Die Bestrahlung von TNBC#1-PDTOs mit RT in einer Einzeldosis von 2 Gy verzögerte das Nachwachsen von PDTOs signifikant, während Strahlendosen ≥4 Gy (bis zu 10 Gy) die Regeneration wachsender PDTOs verhinderten (Abbildung 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66680/66680fig01.jpg"> Abbildung 1: Live-Bildgebung von patientenabgeleiteten Tumororganoiden (PDTOs). Brustkrebs TNBC#1-Tumororganoide (PDTOs) wurden unbehandelt gelassen oder der angegebenen Strahlendosis ausgesetzt, kurz darauf folgte Dissoziation, Replatination und Bildgebung mit einem Lebendzell-Bildgebungssystem. Es werden repräsentative Bilder nach Kontrastanpassung (A) und quantitativen Auswertungen (B, Mittelwert ± SEM) berichtet. Abbildungsmaßstab: 1,19 x 1,16 mm (1,38 mm2). Maßstab: 400 μm; Einschübe: 200 μm. ****p &lt; 0,001 (bidirektionale ANOVA, im Vergleich zu 0 Gy); ####p &lt; 0,001 (bidirektionale ANOVA im Vergleich zu 2 Gy). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66680/66680fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Bestandteil</td>
			<td>Konzentration</td>
		</tr><tr><td>DMEM F/12</td>
			<td>1-mal</td>
		</tr><tr><td>GlutaMax</td>
			<td>1-mal</td>
		</tr><tr><td>Hepes</td>
			<td>ca. 10 mM</td>
		</tr><tr><td>PenStrep</td>
			<td>100 U/ml</td>
		</tr><tr><td>Nr. B27</td>
			<td>1-mal</td>
		</tr><tr><td>Nac</td>
			<td>ca. 1,25 Mio.</td>
		</tr><tr><td>Nicotinamid</td>
			<td>ca. 10 mM</td>
		</tr><tr><td>TGFbeta-Rezeptor-Inhibitor A83-01</td>
			<td>0,5 μM</td>
		</tr><tr><td>p38 MAP-Inhibitor p38i SB202190</td>
			<td>1 μM</td>
		</tr><tr><td>Birne</td>
			<td>10%</td>
		</tr><tr><td>Rspondin Medien</td>
			<td>10%</td>
		</tr><tr><td>FGF10</td>
			<td>20 ng/ml</td>
		</tr><tr><td>FGF7</td>
			<td>5 ng/ml</td>
		</tr><tr><td>NR (Heregulin)</td>
			<td>5 nM</td>
		</tr><tr><td>Primocin</td>
			<td>100 μg/ml</td>
		</tr><tr><td>Y-27632 (RhoKi)</td>
			<td>5 μM</td>
		</tr><tr><td>Epidermaler Wachstumsfaktor hEGF</td>
			<td>5 ng/ml</td>
		</tr></tbody></table>Tabelle 1: Zusammensetzung des PDTO-Kulturmediums.

Live-Bildgebung zur Quantifizierung der zellulären Strahlenempfindlichkeit in patienteneigenen Tumororganoiden

Radiation therapy (RT) is one of the mainstays of modern clinical cancer management. However, not all cancer types are equally sensitive to irradiation, ...

live-imaging-to-quantify-cellular-radiosensitivity-patient-derived

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Forschung

JoVE Journal

Cancer Research

Krebsforschung

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Wachstum und Charakterisierung der bestrahlten Organoide aus den Brustdrüsen

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Messung der Echtzeit-Arzneimittelreaktion in organotypischen Tumorgewebescheiben

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Profiling der Sensitivität gegenüber zielgerichteten Therapien in EGFR-mutierten NSCLC-patientenabgeleiteten Organoiden

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Multiparametrisches Tumor-Organoid-Wirkstoff-Screening mit Weitfeld-Live-Cell-Imaging für die Bulk- und Einzelorganoid-Analyse

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Um hochempfindliche Detektion der Verbreitung von menschlichen colorectal Krebses (CRC) Zellen Gewebe besiedeln können, zeigen wir hier ein Protokoll zur effizienten Transduktion des grün fluoreszierenden Proteins (GFP) Lentivirale Partikel in PDX-abgeleitete CRC organoide Zellen vor der Injektion in Empfänger Mäuse mit Stereo-Fluoreszenz-mikroskopische Beobachtung.

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Arzneimittel-Screening von Primärpatienten abgeleitetTumor Xenografts in Zebrafischen

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