מאמר זה מתאר שיטות לדור, טיפול תרופתי וניתוח של explants נגזרים על ידי המטופל להערכת תגובות לתרופות גידול במערכת מודל חי, רלוונטי למטופל, פרה-קלינית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מאמר זה מתאר שיטות לדור, טיפול תרופתי וניתוח של explants נגזרים על ידי המטופל להערכת תגובות לתרופות גידול במערכת מודל חי, רלוונטי למטופל, פרה-קלינית.
הבנה של עמידות לתרופות ופיתוח אסטרטגיות חדשניות לחש סרטן עמיד מאוד מסתמכים על זמינותם של מודלים פרה-אקליניים מתאימים שיכולים לחזות במדויק את תגובות המטופלים. אחד החסרונות של מודלים פרה-קליניים קיימים הוא חוסר היכולת לשמר בהקשר את מיקרו-וירוס הגידול האנושי (TME) ולייצג במדויק הטרוגניות תוך-אנושית, ובכך להגביל את התרגום הקליני של נתונים. לעומת זאת, על ידי ייצוג התרבות של שברים חיים של גידולים אנושיים, פלטפורמת explant נגזרת המטופל (PDE) מאפשרת לבחון תגובות סמים בהקשר תלת מימדי (3D) המשקף את התכונות הפתולוגיות והארכיטקטוניות של הגידולים המקוריים מקרוב ככל האפשר. דיווחים קודמים עם PDEs תיעדו את היכולת של הפלטפורמה להבחין בין כימוס רגישים לבין גידולים עמידים chemore, והוכח כי הפרדה זו מנבאת את תגובות המטופל לאותן כימותרפיות. במקביל, PDEs מאפשרים את ההזדמנות לחקור תכונות מולקולריות, גנטיות והיסתולוגיות של גידולים המנבאים תגובות לתרופות, ובכך לזהות סמנים ביולוגיים עבור ריבוד מטופלים, כמו גם גישות התערבותיות חדשניות לחש גידולים עמידים. מאמר זה מדווח על מתודולוגיית PDE בפירוט, מאיסוף דגימות מטופלים ועד לניתוח נקודות קצה. הוא מספק תיאור מפורט של שיטות נגזרות ותרבות, המדגיש תנאים מותאמים לגידולים מסוימים, במידת הצורך. לניתוח נקודות קצה, יש דגש על אימונופלואורסצנטיות מרובת מולטיפלקסים והדמיה רב-ספקטרלית ליצירת פרופיל מרחבי של סמנים ביולוגיים מרכזיים בתוך אזורים גידוליים ושטרומליים כאחד. על ידי שילוב שיטות אלה, ניתן לייצר נתוני תגובה כמותית ואיכותית לתרופות שיכולים להיות קשורים לפרמטרים קליניאופתולוגיים שונים ובכך עשויים לשמש לזיהוי סמן ביולוגי.
הפיתוח של סוכני נגד נגדים יעילים ובטוחים דורש מודלים פרה-אקליניים מתאימים שיכולים גם לספק תובנה על מנגנוני פעולה שיכולים להקל על זיהוי של סמנים ביולוגיים חזויים ופרמקודינמיים. בין-1,2,3,4,5 ו- TME6,7,8,9,10,11,12 ידועים כמשפיעים על תגובות תרופות נגד סרטן, ומודלים קיימים רבים של סרטן פרה-אקליני כגון קווי תאים, אורגנוידים ומודלים של עכבר אינם מסוגלים להכיל באופן מלא את אלה חיוניים תכונות. מודל "אידיאלי" הוא מודל שיכול לשחזר את האינטראקציות המרחביות המורכבות של ממאיר עם תאים לא ממאירים בתוך גידולים, כמו גם לשקף את ההבדלים האזוריים בתוך גידולים. מאמר זה מתמקד PDEs כפלטפורמה מתפתחת שיכולה למלא רבים מדרישות אלה13.
הדוגמה הראשונה לשימוש ב- PDEs אנושי, הידוע גם בשם היסטוקולטורות, מתוארכת לסוף שנות השמונים כאשר הופמן ואח 'יצרו פרוסות של גידולים אנושיים שנכרתו טריים ותרבלו אותם במטריצה קולגן14,15. זה היה כרוך בהקמת מערכת תרבית תלת-ממדית ששימרה את ארכיטקטורת הרקמות, והבטיחה שמירה על רכיבים סטרומיים ואינטראקציות תאים בתוך ה- TME. מבלי לפרק את הגידול המקורי, הופמן ואח '16 מבשרים על גישה חדשה של מחקר תרגום, ומאז, קבוצות רבות מיטבו שיטות הסבר שונות במטרה לשמור על שלמות הרקמה ולייצר נתוני תגובה מדויקים לתרופות17,18,19,20,21,22,23,24 למרות כמה הבדלים בין פרוטוקולים ניכרים., באטלר ואח ' explants תרבותית ספוגי ג'לטין כדי לעזור דיפוזיה של חומרים מזינים ותרופות באמצעות הדגימה20,21,25, ואילו מג'ומדר ואח 'יצר מערכת אקולוגית גידול על ידי culturing explants על גבי מטריצה המורכבת של גידול וחלבונים סטרומיים בנוכחות סרום אוטולוגי נגזר מאותו חולה22, 23.
לאחרונה, הקבוצה שלנו הקימה פרוטוקול לפיו explants נוצרים על ידי פיצול של גידולים לתוך 2 - 3 מ"מ3- חתיכות בגודל כי הם ממוקמים לאחר מכן ללא רכיבים נוספים על ממברנות חדירים בממשק אוויר נוזלי של מערכת תרבות24. יחד, מחקרים רבים אלה הוכיחו כי PDEs מאפשרים את התרבות של שלם, שברים חיים של גידולים אנושיים השומרים על הארכיטקטורה המרחבית וההטרוגניות האזורית של הגידולים המקוריים. בניסויים מקוריים, explants או histocultures היו בדרך כלל נתון הומוגניזציה בעקבות טיפול תרופתי, ולאחר מכן בדיקות קיימא שונות הוחלו על דגימות הומוגניות כגון אסאי תגובת התרופה היסטוקולטורה20,21, MTT (3-(6)-2,5-דיפנילטטרזוליום ברומיד) אסי, ההסתה של הלקטט דהידרוגנאז, או אסאי מבוסס רסזורין26,27,28 . ההתקדמות האחרונה בטכניקות ניתוח נקודות קצה, במיוחד פתולוגיה דיגיטלית, הרחיבו כעת את הרפרטואר של בדיקות נקודת קצה ובדיקות שניתן לבצע על explants29,30. כדי ליישם טכנולוגיות חדשות אלה, במקום הומוגניזציה, explants קבועים פורמלין, מוטבע פרפין (FFPE) ולאחר מכן מנותח באמצעות טכניקות חיסוניות, המאפשר פרופיל מרחבי. דוגמאות לגישה זו תועדו עבור סרטן ריאות תאים לא קטנים (NSCLC), סרטן השד, סרטן המעי הגס, ו explants mesothelioma לפיה כתמים אימונוהיסטוכימיים עבור סמן ההתפשטות, Ki67, ואת הסמן אפופטוטי, פולי-ADP פולימראז (cPARP), שימש לניטור שינויים התפשטות התא ומוות תאים24,31,32,33,34.
אימונופלואורסצנטיות מרובת קסים נוחה במיוחד ליצירת פרופיל מרחבי של תגובות סמים ב explants בנקודת קצה35. לדוגמה, ניתן למדוד את ההקצאה מחדש ואת ההתפלגות המרחבית של סוגים ספציפיים של תאים חיסוניים, כגון מקרופאגים או תאי T, בתוך TME על טיפול תרופתי13,36,37,38, ולחקור אם סוכן טיפולי יכול להעדיף את המעבר מ"גידול קר "ל"גידול חם"39 . בשנים האחרונות, קבוצה זו התמקדה בהפקת PDEs מסוגי גידולים שונים (NSCLC, סרטן כליות, סרטן השד, סרטן המעי הגס, מלנומה) ובדיקה של מגוון של חומרים נגד סרטן כולל כימותרפיה, מעכבי מולקולות קטנות, ומעכבי מחסום חיסוני (ICIs). שיטות ניתוח נקודות קצה עברו אופטימיזציה כדי לכלול אימונופלואורסצנטיות מרובת-קסים כדי לאפשר יצירת פרופיל מרחבי של סמנים ביולוגיים לצורך כדאיות, כמו גם סמנים ביולוגיים עבור מרכיבים שונים של TME.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. איסוף רקמות
2.הכנת E xplant
3. טיפול תרופתי
4. עיבוד היסתולוגי
5. ההכתמה המטוקסילין ואוסין (H&E)
6. חיסון
הערה: השלבים הבאים צריכים להתבצע ב- RT אלא אם צוין אחרת.
7. סריקה
הערה: סריקת שקופיות בוצעה באמצעות מערכת הדמיה אוטומטית רב-ספקטרלית (ראה טבלת החומרים).
8. ניתוח
הערה: הפרוטוקול שלהלן ממחיש את השיטה לניתוח פנוטיפ.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדמיה רב-ספקטרלית של קטעים היסתולוגיים מוכתמים MIF מאפשרת זיהוי ופנוטיפינג של אוכלוסיות תאים בודדים וזיהוי של רכיבים סרטניים וסטרומליים ב- TME המהולל (איור 2). הדמיה רב-ספקטרלית שימושית במיוחד לניתוח רקמות עם אוטופלואורסצנטיות פנימית גבוהה, כגון רקמות עם תכולת קולגן גבוהה, שכן היא מאפשרת לאות autofluorescence להיות דה-סובב מאותות אחרים ולא נכלל בניתוח הבא. לאחר מכן, רקמת סיליקו וסגמנטציה של תאים מאפשרת כימות של תגובת התרופה עם שפע של יציאות כולל, אך לא רק, מספרי תאים גולמיים (למשל, אחוז חיוב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה מתאר את שיטות הדור, הטיפול התרותי והניתוח של מחשבי כף יד ומדגיש את היתרונות של הפלטפורמה כמערכת מודל פרה-קלינית. פולחן Ex vivo של גידול שנפלט טרי, שאינו כרוך בפירוקו, מאפשר שימור של ארכיטקטורת הגידול13,24 ולכן, את האינטראקציות המרחביות של רכיבים תאיים ב- TME, כמו גם הטרוגניות תוך-מוראלית. שיטה זו מדגימה כיצד באמצעות סמן ספציפי לגידול ניתן לזהות אזורים ברקמת הגידול לעומת אזורים של סטרומה ולכן להפריד תגובות סמים בתוך תאים אלה (איור 3
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין מה לחשוף
אנו מודים למנתחים ולפתולוגים בבתי החולים האוניברסיטאיים של לסטר NHS Trust על מתן רקמת גידול שנקטה בניתוח. אנו מודים גם למתקן ההיסטולוגיה בשירותי הליבה ביוטכנולוגיה על עזרה בעיבוד רקמות וחיתוך של בלוקי רקמת FFPE וקייס סטראטמן על תמיכה בשימוש ב- Vectra Polaris. מחקר זה נתמך ומומן על ידי קונסורציום Explant המורכב מארבעה שותפים: אוניברסיטת לסטר, היחידה טוקסיקולוגיה MRC, מחקר סרטן בריטניה מעבדות גילוי טיפולי, ו LifeArc. תמיכה נוספת ניתנה על ידי המרכז לרפואה ניסיונית לסרטן CRUK-NIHR לסטר (C10604/A25151). המימון ל- GM, CD ו- NA סופק על ידי תוכנית הזרז של סרטן השד עכשיו (2017NOVPCC1066), הנתמכת במימון פייזר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>חומצה אצטית | סיגמא | 320099 | מגיב צביעה |
| <חזק>נוגדנים מדלל/בלוק, 1x | Perkin Elmer | ARD1001EA | נוגדן מדלל/חוסם חוצץ |
| <חזק>Barnstead NANOpure יהלום | Barnstead | Ultra Pure (UP) H2O מכונה | |
| <חזק> חומצת לימון מונוהידרט | >סיגמא-אולדריץ | ' C7129 | ריאגנט עבור חוצץ ציטראט |
| <חזק>Costar צלחות תרבית תאים מרובות בארות | קורנינג משולב | 3516 | 6 צלחת מרובת בארות |
| <חזק>DAPI דילקטט | חיים טכנולוגיות | D3571 | |
| <חזק>100 x 17 מ"מ צלחת, Nunclon Delta | ThermoFisher Scientific | 150350 | צלחת בקוטר 100 מ"מ לתרבית רקמות |
| <חזק>DMEM (1x) מדיום נשר שונה של Dubelcco + 4.5 גרם/ליטר D-גלוקוז + 110 מ"ג/מ"ל נתרן פירובט | Gibco (Life Technologies) | 10569-010 | מדיום תרבית רקמות (500 מ"ל) |
| <חזק>תושבת DPX | VWR | 360294H | מדיום הרכבה |
| <חזק>תושבת DPX | Merck | 6522 | מגיב הרכבה בינוני |
| <חזק>אתילנדיאמין-טטראצטי (EDTA) | סיגמא-אולדריץ' | 3609 | מגיב למאגר TE |
| <חזק>אאוזין | CellPath | RBC-0100-00A | מגיב צביעה |
| <חזק>סרום בקר עוברי | Gibco | 10500-064 | לשימוש בתרבית רקמות בינוני |
| <חזק>37% פורמלדהיד | פישר (Acros) | 119690010 | 10% פורמלין |
| <חזק>iGenix, תנור מיקרוגל IG2095 | iGenix | IG2095 | מיקרוגל המשמש לאנטיגן retreival |
| רוח מתילציה תעשייתית (IMS) | Genta Medical | 199050 | 99% אלכוהול מפוגל תעשייתי (IDA) |
| InForm Advanced Image Analysis Software | Akoya Biosciences | InForm | |
| Leica ASP3000 Tissue Processor | Leica Biosystems | Automated Vacuum Tissue Processor | |
| Leica Arcadia H and C | Leica Biosystems | הטמעת אמבט שעווה | |
| Leica RM2125RT | Leica Biosystems | מיקרוטום סיבובי | |
| <חזק>Leica ST4040 מכתים ליניאריים | Leica Biosystems | H& E stainer | |
| Mayer's Haematoxylin | Sigma | GHS132-1L | מגיב צביעה |
| <חזק>מוסיף תרבית תאים מילי-תאים, 30 מ"מ, PTFE הידרופילי, 0.4 ומיקרו; m | Merck Milipore | PICMORG50 | דיסק הכנסת תרבית אורגנוטיפית |
| <חזק>מערכת זיהוי פולימרים של Novolink | Leica Biosystems | ערכת צביעה DAB | RE7150-K |
| OPAL 480 | Akoya Biosciences | FP1500001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>OPAL 520 | Akoya Biosciences | FP1487001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>אופל 570 | Akoya Biosciences | FP1488001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>אופל 620 | Akoya Biosciences | FP1495001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>אופל 650 | Akoya Biosciences | FP1496001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>OPAL 690 | Akoya Biosciences | FP1497001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) מדלל |
| <חזק>אופל 780 / מגיב TSA-DIG | Akoya Biosciences | FP1501001KT | פלואורופור עם דימתיל סולפוקסיד (DMSO) ומגיב TSA-DIG |
| <חזק>אופל פולימר HRP Ms Plus Rb, 1x | Perkin Elmer | ARH1001EA | HRP |
| פולימר<חזק>פניצילין/סטרפטומיצין תמיסה | Fisher Scientific | 11548876 | לשימוש בתרבית רקמות מדיום |
| PhenoChart Whole Slide Contextual Viewer | Akoya | Biosciences PhenoChart | Viewer תוכנה לתמונות סרוקות |
| <חזק>פוספט חוצץ טבליות מלחתרמו | מדעי אוקסואיד | BR0014G PBS | |
| <חזק>1x פלוס הגברה מדלל | פרקין אלמר | FP1498 | פלואורופור מדלל |
| <חזק>פרולונג יהלום אנטי-דהייה תושבת | Invitrogen | P36961 | הרכבה בינונית |
| <חזקה>מנשא שקופיות | פרקין אלמר | כדי להעמיס מגלשות לתוך מלון Slide Carrier לסריקה עם Vectra Polaris | |
| נתרן כלורי | Fisher Scientific | S/3160/63 | 10% פורמלין |
| <חזק>כדורי נתרן הידרוקסיד | Fisher Scientific | S/4920/53 | מגיב למאגר ציטראט |
| <חזק>שעווה קשוחה Tenatex - ורוד (500 גרם) | KEMDENT | 1-601 | משטח שעווה דנטלי |
| <חזק>תרמו מדעי מתלה שקופיות Shandon Sequenza למרכז צביעה חיסונית | מחזיק 10098889 מדעי של פישר | לשקופיות וקליפס שקופיות | |
| <חזק>Thermo Scientific Shandon פלסטיק כיסויFisher | Scientific | 11927774 קליפס שקופיות | |
| <חזק>טריס (הידרוקסימתיל)אמינומתאן (טריס) | מגיב 252859 סיגמא-אולדריץ | עבור מאגר TE | |
| <חזק>VectaShield | Vecta Laboratories | H-1000-10 | הרכבה בינונית |
| <חזקה>Vectra Polaris סורק שקופיות | פרקין אלמר | וקטרה פולריס | סורק שקופיות |
| <חזק>קסילן | Genta Medical | XYL050 | חומר הסרת שעווה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.