Résection tumorale guidée par fluorescence et implantation d’un échafaudage ensemencé par CSM dans un modèle murin : une procédure chirurgicale pour délivrer des cellules souches mésenchymateuses thérapeutiques dans la cavité de résection de tumeur cérébrale dans un modèle murin

Les cellules souches mésenchymateuses ou CSM peuvent être génétiquement modifiées pour exprimer le ligand induisant l’apoptose lié au facteur de nécrose tumorale ou TRAIL, qui se lie à des récepteurs spécifiques sur les cellules tumorales induisant l’apoptose.

Pour administrer ces CSM dans un modèle murin porteur de tumeurs, il faut d’abord préparer un échafaudage de biopolymère ensemencé de CSM exprimant TRAIL. Ensuite, fixez une souris anesthésiée portant une tumeur cérébrale marquée fluorescente sur un cadre stéréotaxique. La souris dispose d’une fenêtre crânienne préétablie pour accéder au cerveau.

Maintenez la température corporelle de la souris à l’aide d’un coussin chauffant. Stérilisez le site chirurgical et faites une incision médiane sur le cuir chevelu. Retirez la graisse sous-cutanée pour révéler la fenêtre crânienne. Décollez la dure-mère de la fenêtre, exposant le tissu parenchymateux sous-jacent et la tumeur.

Maintenant, sous un stéréomicroscope à fluorescence, visualisez la tumeur fluorescente. Aspirez le tissu tumoral fluorescent du cerveau. Laver avec une solution saline pour restaurer le pH physiologique. Implantez l’échafaudage ensemencé par MSC dans la cavité de résection. Appliquez un agent hémostatique approprié pour fixer l’échafaudage en place. Fermez l’incision et laissez la souris récupérer.

Après l’implantation, les cellules tumorales situées dans les foyers tumoraux résiduels sécrètent des facteurs solubles, qui facilitent la migration des CSM de l’échafaudage vers les cellules tumorales. Les protéines TRAIL sécrétées par les CSM se lient à des récepteurs spécifiques sur les cellules tumorales, induisant la mort cellulaire apoptotique.

Commencez par placer le cadre stéréotaxique sur la platine d’un stéréomicroscope à dissection de fluorescence. Ensuite, fixez la souris anesthésiée sur le cadre stéréotaxique avec une alimentation continue en anesthésie inhalée via un adaptateur de cône nasal isoflurane. Maintenez la température corporelle avec un coussin chauffant. Appliquez une pommade ophtalmique sur les yeux pour prévenir le dessèchement de la cornée. Ensuite, stérilisez le site d’incision du cuir chevelu avec une série de trois lingettes à l’alcool et trois lingettes à la bétadine.

Effectuez le test du réflexe de pincement des orteils sur chaque membre et confirmez la réponse négative pour assurer une anesthésie appropriée. À l’aide d’une pince, pincez et soulevez doucement le cuir chevelu. Après avoir pratiqué une incision rostrale-caudale linéaire médiane avec des ciseaux chirurgicaux, irriguez le site d’incision avec du PBS et enlevez la graisse sous-cutanée avec un applicateur à embout de coton dans un mouvement de brossage circulaire.

Disposez la peau de manière à ce que la fenêtre crânienne précédemment établie soit entièrement visible. Utilisez une aiguille de calibre 18 pour percer doucement la dure-mère juste à l’intérieur jusqu’aux bords de la fenêtre crânienne. Répétez l’opération jusqu’à ce que l’incision trace complètement l’intérieur de la fenêtre. Retirez la dure-mère en la décollant à l’aide d’une pince fine, révélant le parenchyme et la tumeur sous-jacents.

Ensuite, tamisez les lumières de la pièce et activez le mode de fluorescence du stéréomicroscope. Localisez la tumeur exprimant la luciférase U87 mCherry et Firefly. Chargez une pointe de pipette de 200 microlitres dans l’extrémité du tube d’une pompe à vide. Ensuite, allumez la pompe à vide. Réséquez la tumeur en aspirant doucement le tissu fluorescent jusqu’à ce qu’il ne reste plus de signal. Pour contrôler les saignements, irriguez avec du PBS froid et appliquez une pression constante avec un applicateur à embout coton.

Utilisez une combinaison de sérum physiologique et de pression constante avec un applicateur à embout en coton et/ou un agent hémostatique, tel que SURGICEL, pour arrêter le saignement avant d’implanter l’échafaudage. S’il n’est pas correctement contrôlé, un hématome potentiellement dangereux peut se former. Après la résection, éteignez la pompe à vide et jetez la pointe de la pipette. Désactivez la fluorescence et la pièce s’allume à nouveau. Immédiatement avant l’implantation, trempez lentement un échafaudage en PLA ensemencé par MSC dans du PBS pour éliminer les milieux indésirables et les composants associés. Implantez l’échafaudage dans la cavité de résection.

Si nécessaire, ajoutez 1 microlitre de fibrinogène, suivi de 1 microlitre de thrombine pour fixer l’échafaudage en place. Une fois la dure-mère retirée et le lambeau osseux de la fenêtre crânienne déjà jeté, scellez la plaie en fermant la peau et en appliquant de la colle chirurgicale. Retirez l’animal de l’anesthésique inhalé et laissez-le récupérer sur une surface chauffée.

• Mesenchymal Stem Cells (MSCs) – Cells genetically engineered to express TRAIL.
• Tumor Necrosis Factor-related Apoptosis-inducing Ligand (TRAIL) – A substance that stimulates tumor cell apoptosis.
• Scaffold Implantation – The insertion of a MSC-seeded biopolymer scaffold.
• Resection Cavity – Produced after removal of a tumor.
• Image-guided Tumor Resection – Precision surgical process used to remove tumors.

• Introduce MSCs – Genetically engineered to express TRAIL, inducing apoptosis (e.g., TRAIL)
• Key Concepts – Tumor resection and use of biopolymer scaffolds (e.g., Scaffold Implantation).
• Underlying Mechanisms – MSC migration and TRAIL-induced apoptosis.
• Connect to Experiment – The usage of anesthetized mouse model for the procedure.

• [Question 1] What process is driven by the expression of TRAIL in MSCs?
• [Question 2] How is the resection cavity formed?
• [Question 3] What is the role of scaffolds in the implantation procedure?

• Practical Applications – Treatment for brain tumors (e.g., TRAIL).
• Industry Impact – Oncology, surgical procedures, biotechnology (e.g., Image-guided Tumor Resection).
• Societal Importance – Potentially groundbreaking treatment for cancer (e.g., Resection Cavity).
• Link to Scientific Advancements – Advancement in genetic engineering and surgical procedures.