בכתב היד הנוכחי פורטו שיטות להקמה והפצה של PDX. כמו כן הודגמו שלוש שיטות חיסון שונות שניתן להשתמש בהן להקמת מחקרים פרה-קליניים בעת הערכת גרורות במערכת העצבים המרכזית. שיטת הבחירה צריכה להיות תלויה במטרות הניסוי. במקרים מסוימים, כדאי להשתמש ביותר ממסלול חיסון אחד. לדוגמה, השתלת אגפים תת עורית מספקת גישה פשוטה לחקר יעילות התרופה על צמיחת הגידול והערכת התרופה על מטרתה והיא גם מספקת חזותית לגודל הגידול שניתן לעקוב ולמדוד בקלות. עם זאת, לאחר קביעת היתכנות המטרה ותכונות הצמיחה האנטי-סרטניות, ניתן להקים מחקר אורתוטופי כדי להעריך את היעילות של הביולוגי לחצות את מחסום הדם-מוח ולחקור את השפעתו בתוך המיקרו-סביבה של גידול המוח. כמו כן, הישרדות מוערכת טוב יותר במחקרים אורתוטופיים והזרקות תוך לב.
הזרקה תוך גולגולתית של גרורות במוח מודלים PDX הוא לעתים קרובות המודל הפרה-קליני המועדף בשל נוכחותם של מיקרו-סביבה במוח ו- BBB. עם זאת, מחקרים הראו כי גרורות במוח יש את היכולת לשנות את BBB, אשר משפיע על חדירות של מולקולות לגידול16. שינויים אלה ב- BBB לא יבואו לידי ביטוי על ידי גידולים מושתלים תוך גולגולתיים, ובגלל זה מחקרים פרה-קליניים עשויים שלא לשקף באופן מלא את התגובה של גידולי חולים. אפילו עם אזהרה זו, הזרקה תוך גולגולתית נותרה השיטה הטובה ביותר לבדוק את החדירות והיעילות של תרופות לחצות את BBB במודלים פרה-קליניים. אתגר נוסף עם מודלים תוך גולגולתיים הוא שהם קשים למעקב אחר צמיחת הגידול ודורשים שימוש בטכניקות הדמיה. התמרה ויראלית של PDX עם סמנים פלואורסצנטיים או ביולומינסנטיים שימשה באופן מסורתי, אך יכולה להיות מאתגרת לביצוע. עם זאת, מספר טכניקות הדמיה מפותחות לשימוש בעכברים שאינם דורשים החדרת סמנים, אשר יכולים לשפר את קלות הניטור של גידולי מוח אורתוטופיים אלה עבור מחקרים פרה-קליניים. אלה כוללים טכנולוגיות הדמיה כגון דימות תהודה מגנטית (MRI) וטומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) הדמיית טומוגרפיה מיקרו ממוחשבת (micro-CT). לבסוף, הזרקה תוך גולגולתית עשויה שלא לשקף במדויק את המיקרו-סביבה של גרורות במערכת העצבים המרכזית מחוץ למוח, כגון גרורות לפטומנינגיאליות. במקרה זה, הזרקה לתוך cisterna magna יכול להתבצע כדי לייצג בצורה מדויקת יותר גרורות leptomeningeal17.
אפיון התכונות הפנוטיפיות והמולקולריות של מודל PDX חשוב לבחירת המודלים הטובים ביותר למחקרים פרה-קליניים. חביון הגידול יכול לנוע בין 7-140 ימים ושיעורי הנטילה יכולים להיות גם משתנים מאוד12. המספר האופטימלי של בעלי חיים להשתלה ועיתוי תחילת הטיפול יצטרכו להתבסס על המאפיינים של כל מודל PDX ויש לקבוע אותם אמפירית. יתר על כן, הפרופיל המולקולרי של גידולי PDX חשוב גם לבחירת המודלים המייצגים ביותר של PDX למחקרים פרה-קליניים. ככל שהמודל מייצג מולקולרית קרוב יותר את הרקמה התורמת, כך סביר להניח שהוא ינבא יותר את התגובה הקלינית. כמו כן, קריטי להבטיח כי המטרות שנבחרו מתוך נתונים אנושיים נמצאות ב- PDX שנבחרו למחקרים ונשמרות לאורך כמה דורות, כפי שהוכח רצף השבטים קשור לפרופיל גנומי שונה של השיבוט הדומיננטי המכהן. לאור זאת, הפרופילים הפנוטיפיים והמולקולריים של גידולי PDX גרורות במערכת העצבים המרכזית אופיינו בהרחבה במשך דורות רבים12.
למרות היתרונות הרבים של שימוש במודלים PDX גרורות CNS, ישנן מספר מגבלות הקשורות לשימוש בהם. ראשית, מיקרו-סביבה חלופית של הגידול ובמיוחד היעדר מערכת חיסונית הן מגבלות מתועדות היטב של מודלים PDX18. קסנוגרפט של גידול אנושי בעכברים גורם להחלפת סטרומה אנושית בסטרומה של עכבר עם כל מעבר עוקב והסטרומה האנושית מוחלפת בדרך כלל לחלוטין לאחר מספר מעברים19. עם זאת, ההבדלים במיקרו-סביבה של הגידול אינם גורמים להבדלים גדולים בפרופיל המולקולרי של גידולי PDX מושתלי אגפים בהשוואה לגידול המקורי של המטופל12, דבר המצביע על כך שמודלים של אגפים עדיין מייצגים מודלים ניסיוניים טובים לחקר גרורות במערכת העצבים המרכזית. שנית, השימוש בבעלי חיים מדוכאי חיסון גורם להיעדר חדירה של תאי מערכת החיסון לגידול ולתגובה חיסונית כללית של הפונדקאי, מה שמגביל את הדרך הבסיסית שבה הפונדקאי מנסה להילחם בצמיחת סרטן12. בעוד עכברים אנושיים שהושתלו בתאי חיסון אנושיים זמינים לחקר האינטראקציות של תאי חיסון ספציפיים עם הגידול, עדיין קיימות שאלות ומחלוקות רבות לגבי הגישות, השיטות והפרשנות של תוצאות אלה20.
בעוד שרוב PDX הוכחו כיציבים גנטית, אנו ואחרים הראינו כי במקרים נדירים, גם בהיעדר טיפולים או לחצים סלקטיביים חיצוניים אחרים, ייתכנו שינויים בשיבוטים של הגידולים, כגון השתלטות שיבוט מינורית12,14,15. זה יכול לגרום לשינויים דרמטיים בפרופיל המולקולרי, אשר בסופו של דבר יגרום לכך שהגידול לא ישקף את השיבוטים הדומיננטיים בגידול החולה12. בעוד PDX המציגים רצף שבטים יכול להיות בשימוש במחקרים פרה-קליניים, גנים רבים המיועדים למיקוד (למשל, Her2) עלולים ללכת לאיבוד עם רצף השבטים. לכן, מומלץ לבצע בדיקות תכופות של מודלים של PDX כדי לקבוע אם הם עדיין שומרים על הפרופיל המולקולרי של השיבוט הרצוי.
לסיכום, מודלים PDX מייצגים מערכת מודל מצוינת לחקר לא רק גרורות CNS אלא גם סוגים אחרים של גידולים. פיתוח מודלים אלה הראה כי הם משקפים במידה רבה את הפרופיל הפנוטיפי, המולקולרי וההטרוגניות של גרורות CNS אנושיות 8,9,10,12. הם משמשים כמודלים יעילים לחקר הביולוגיה של גרורות במערכת העצבים המרכזית וגם משמשים גם כמודלים פרה-קליניים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית, ומחליפים מודלים של קו תאים בשימוש יתר ששימשו בעבר למחקרי in vivo של גרורות במערכת העצבים המרכזית. אין ספק שההבדלים בין PDX לגידול של חולה תורם קיימים12,18. ידיעת ההבדלים הללו חשובה לתכנון וביצוע נכון של מחקרים פרה-קליניים. לבסוף, על ידי בחירה בין מספר מסלולי חיסון, מודלים PDX הם תכליתיים בשימוש שלהם המאפשר מחקר של היבטים מרובים של המחלה. מודלים של PDXs ללא ספק ימלאו תפקיד חשוב בקידום ההבנה שלנו של גרורות במערכת העצבים המרכזית ופיתוח טיפולים חדשניים.