Un tissu combiné 3D Conçu<em&gt; In vitro</em&gt; /<em&gt; In Silico</em&gt; Lung Tumor modèle de prévision de l&#39;efficacité des médicaments dans le Fond mutationnelles spécifiques

Claudia Göttlich; Lena C. Müller; Meik Kunz; Franziska Schmitt; Heike Walles; Thorsten Walles; Thomas Dandekar; Gudrun Dandekar; Sarah L. Nietzer

doi:10.3791/53885

Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Un tissu combiné 3D Conçu

9.7K vues

⸱

DOI :

10.3791/53885

⸱

6 avril 2016

Claudia Göttlich^*¹ , Lena C. Müller^*¹ , Meik Kunz^*³ , Franziska Schmitt¹ , Heike Walles¹^,⁴ , Thorsten Walles² , Thomas Dandekar³ , Gudrun Dandekar¹^,⁴ , Sarah L. Nietzer¹

¹Department of Tissue Engineering and Regenerative Medicine (TERM), University Hospital Wuerzburg, ²Department of Cardiothoracic Surgery, University Hospital Wuerzburg, ³Department of Bioinformatics, University Wuerzburg, ⁴Translational Center Wuerzburg, Fraunhofer Institute Interfacial Engineering and Biotechnology IGB

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Nous présentons un modèle tridimensionnel (3D) de cancer du poumon basé sur un échafaudage biologique de collagène pour étudier la sensibilité aux thérapies ciblant le cancer du poumon à petites cellules (NSCLC). Nous démontrons différentes techniques de lecture pour déterminer l’indice de prolifération, l’apoptose et l’état de transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Les données collectées sont intégrées dans un modèle in silico pour la prédiction de la sensibilité aux médicaments.

Résumé

Dans la présente étude, nous avons combiné un modèle de tumeur in vitro 3D poumon avec un modèle in silico pour optimiser les prévisions de la réponse aux médicaments basés sur un fond mutationnel spécifique. Le modèle est généré sur un échafaudage porcin décellularisé qui reproduit les caractéristiques spécifiques du tissu en ce qui concerne la composition de la matrice extracellulaire et de l'architecture comprenant la membrane basale. Nous avons standardisé un protocole qui permet la production d'un tissu tumoral artificiel dans les 14 jours, y compris trois jours de traitement médicamenteux. Notre article fournit plusieurs descriptions détaillées de 3D en lecture sur les techniques de dépistage , comme la détermination de l'apoptose de la prolifération index Ki67 coloration à partir de surnageants par M30-ELISA et l' évaluation de la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), qui sont des outils utiles pour évaluer l'efficacité des des composés thérapeutiques. Nous avons pu montrer par rapport à la culture 2D une réduction de la prolifération dans notre modèle de tumeur 3D qui est related à la situation clinique. En dépit de cette prolifération inférieure, le modèle prédit EGFR -targeted réactions aux médicaments correctement en fonction de l'état des biomarqueurs comme le montre la comparaison des lignées de cellules de carcinome du poumon HCC827 (EGFR -mutated, KRAS-type sauvage) et A549 (EGFR de type sauvage, KRAS - muté) traité avec le gefitinib inhibiteur de la tyrosine-kinase (TKI). Pour étudier la réponse aux médicaments de cellules tumorales plus avancées, nous avons provoqué EMT par un traitement à long terme avec le TGF-bêta-1 évaluée par vimentine / pan-cytokératine coloration par immunofluorescence. Un débit-bioréacteur a été utilisé pour ajuster la culture à des conditions physiologiques, ce qui a amélioré la production de tissus. De plus, nous montrons l'intégration des réponses aux médicaments lors du traitement par le géfitinib ou de TGF-bêta-1 de stimulation - l' apoptose, l' indice de prolifération et EMT - en un booléen dans le modèle in silico. En outre, nous expliquons comment les réactions médicamenteuses de cellules tumorales avec un fond mutationnel précis et le nombreerstrategies contre la résistance peut être prédite. Nous sommes convaincus que notre approche 3D dans vitro en particulier avec son expansion en silico fournit une valeur supplémentaire pour le dépistage des drogues préclinique dans des conditions plus réalistes que dans la culture cellulaire 2D.

Introduction

L'industrie pharmaceutique est confrontée à des taux d'attrition élevés allant jusqu'à 95% dans le domaine du traitement du cancer en phase clinique entraînant des coûts énormes ^1-5. Une des raisons de ce manque réside dans le fait qu'à l'heure actuelle l'efficacité des nouveaux composés potentiels est évaluée dans des projections à grande échelle sur des cultures de cellules 2D de lignées cellulaires de cancer ou chez des modèles animaux. Les modèles animaux ont une plus grande complexité , mais il existe des différences cruciales entre les souris et les hommes ^6,7. Dans la dernière décennie, des modèles de cancer 3D en ....