כאן, אנו מפרטים גישה פשוטה של הדמיה חיה לכימות הרגישות של אורגנואידים גידוליים שמקורם במטופל לקרינה מייננת.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מפרטים גישה פשוטה של הדמיה חיה לכימות הרגישות של אורגנואידים גידוליים שמקורם במטופל לקרינה מייננת.
טיפול בקרינה (RT) הוא אחד מעמודי התווך של ניהול סרטן קליני מודרני. עם זאת, לא כל סוגי הסרטן רגישים באותה מידה לקרינה, לעתים קרובות (אך לא תמיד) בגלל הבדלים ביכולתם של תאים ממאירים לתקן נזק חמצוני לדנ"א כפי שנגרם על ידי קרניים מייננות. בדיקות קלונוגניות שימשו במשך עשרות שנים כדי להעריך את רגישותם של תאי סרטן בתרבית לקרינה מייננת, בעיקר משום שתאי סרטן מוקרנים מתים לעתים קרובות באופן מושהה שקשה לכמת בטכניקות ציטומטריה או מיקרוסקופיה בזרימה קצרת טווח. למרבה הצער, לא ניתן להשתמש בבדיקות קלונוגניות ככאלה עבור מודלים מורכבים יותר של גידולים, כגון אורגנואידים של גידולים שמקורם במטופל (PDTOs). אכן, הקרנת PDTO מבוסס לא בהכרח תבטל את גדילתם כיחידות רב-תאיות, אלא אם כן התא דמוי הגבעול שלהם יושמד לחלוטין. יתר על כן, הקרנת תרחיפים חד-תאיים שמקורם ב-PDTO עשויה שלא לשחזר כראוי את הרגישות של תאים ממאירים ל-RT בהקשר של PDTO מבוסס. כאן, אנו מפרטים התאמה של בדיקות קלונוגניות קונבנציונליות הכוללת חשיפה של PDTOs מבוססים לקרינה מייננת, ואחריה דיסוציאציה של תא יחיד, ציפוי מחדש בתנאי תרבית מתאימים והדמיה חיה. תאי גזע דמויי גזע שאינם מוקרנים (בקרה) שמקורם ב-PDTO מגדלים PDTO ביעילות ספציפית ל-PDTO, המושפעת לרעה מהקרנה באופן תלוי מינון. בתנאים אלה, ניתן לכמת את יעילות יצירת PDTO ואת קצב הצמיחה כמדד לרגישות רדיואקטיבית בתמונות בהילוך מהיר שנאספו עד שבקרת PDTO משיגה תפוסה מוגדרת מראש בחלל.
טיפול בקרינה חיצונית (RT) הוא אחד מעמודי התווך של האונקולוגיה המודרנית, המשקף לא רק פעילות אנטי-סרטנית בולטת הקשורה לספקטרום מוגדר היטב של תופעות לוואי הניתנות לניהול בדרך כלל1, אלא גם זמינות קלינית נרחבת במיוחד (רוב מרכזי הסרטן במדינות המפותחות מצוידים במאיצים ליניאריים מודרניים עבור קרן חיצונית RT)2. בהתאם לרעיון זה, RT משמש ברחבי העולם בהצלחה הן למטרות ריפוי, בדרך כלל בהקשר של מחלהבשלב מוקדם 3,4, והן ליישומים פליאטיביים, כדי להכיל סימפטומים (למשל, כאב) מגידולים גרורתיים5. עם זאת, לא כל הממאירויות רגישות באותה מידה ל- RT, המשקפות מספר תכונות פנימיות ומיקרו-סביבתיות של תאים סרטניים 6,7,8,9. כדוגמה עצמאית, שינויים גנטיים ואפיגנטיים שונים הקשורים לסרטן המשפיעים על תיקון DNA והומאוסטזיס חמצון-חיזור נקשרו לעלייה או ירידה ברגישות לקרינה פנימית, המשקפת במידה רבה את היכולת של RT להרוג תאים סרטניים על ידי גרימת נזק תלוי חמצן ישיר וריאקטיבי (ROS) לדנ"א ולמקרומולקולות אחרות 10,11,12,13.
במהלך העשורים האחרונים, בדיקות קלונוגניות שימשו באופן שגרתי כדי להעריך את הרגישות הרדיונית של תאי סרטן אנושיים ותאי סרטן מורין 14,15,16. ואכן, בעוד שכימותרפיות וגורמי עקה אחרים הורגים לעתים קרובות תאים ממאירים באופן מהיר למדי, RT המופעל במינונים רלוונטיים מבחינה קלינית לרוב מעורר צורה מאוחרת של מוות תאי שלא ניתן פשוט לכמת באמצעות טכניקות ציטומטריה או מיקרוסקופיה בזרימה קצרת טווח, כגון מדידת ספיגת התאים של צבעים חיוניים (המכתימים תאים מתים באופן סלקטיבי) 24-72 שעות לאחר חשיפה לגירוי ציטוטוקסי17. מלבד היותם פשוטים ומסתמכים על ריאגנטים זולים למדי, בדיקות קלונוגניות היו נוחות במיוחד מכיוון שהן מאפשרות יישום של מה שמכונה מודל "ריבועי ליניארי", שהוא כלי מתמטי פשוט למדי לניתוח כמותי של תגובת מינון RT18,19. בדומה לכך, תאי סרטן בתרבית (כולל קווי תאים מבוססים כמו גם תאים ראשוניים שמקורם בחולה) סיפקו פלטפורמה נוחה לבדיקת היבטים שונים של ביולוגיה של סרטן, כולל (אך לא רק) רגישות לטיפול באופן פשוט למדי אך פשוט, מגבלה עיקרית אחת היא היעדר מיקרו-סביבה גידולית מובנית (TME)20, 21. ואכן, תרביות תאים סרטניים דו-ממדיות אינן מסוגלות באופן מהותי לשחזר תקשורת תא-תא ואינטראקציות עם המטריצה החוץ תאית וכפי שהן מתרחשות בסרטן22,23. אורגנואידים של גידולים שמקורם בחולה (PDTOs) התפתחו כמודלים של גידולים שלפחות בחלקם עוקפים מגבלה כזו 24,25,26.
למרבה הצער, לא ניתן להשתמש בבדיקות קלונוגניות קונבנציונליות כדי להעריך את הרגישות הרדיואקטיבית של PDTOs. מצד אחד, הקרנת PDTO מבוססים לא בהכרח תפגע בגדילתם כיחידה רב-תאית, אלא אם כן התא דמוי הגבעול שלהם – האחראי להיווצרות והבשלה של PDTOs אך מפגין עמידות מוגברת לנזק לדנ"א בהשוואה לתאים ממוינים יותר המרכיבים PDTO27 – יושמד לחלוטין. מצד שני, הקרנת תרחיפים חד-תאיים שמקורם ב-PDTO עשויה שלא לשחזר כראוי את הרגישות הרדיואקטיבית של תאים המרכיבים PDTO (כולל דמויי גזע) כפי שמוצג בהקשר של PDTO שנוצרו. במאמר זה אנו מפרטים טכניקה הרותמת הדמיה חיה של PDTO לסרטן השד כדי לנטר את היעילות וקצב הצמיחה של תאים שמקורם ב-PDTO שנחשפו בעבר לקרינה מייננת בהשוואה למקביליהם שלא הוקרנו. עם שינויים נדרשים המשקפים במידה רבה את הביולוגיה הדיפרנציאלית של PDTO בודדים (למשל, דרישות מדיה לתרבית, קצב גדילה), אנו מצפים שפרוטוקול זה יתאים לחקר רגישות לקרינה בפאנל רחב של PTDOs הן ממקור חלב והן ממקור שאינו חלב.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. תרבות אורגנואידים
הערה: TNBC#1 PDTOs הוקמו במעבדה שלנו בהתבסס על רקמת גידול שהוסרה בניתוח ממטופלת עם סרטן שד טריפל נגטיב (TNBC) שסיפקה הסכמה מדעת להשתתף בפרוטוקול ביו-בנקאות (IRB21-06023682). לאחר אימות על ידי היסטולוגיה וריצוף RNA (RNAseq), TNBC#1 PDTOs מתורבתים ב-66% טיפות מטריג'ל (מה שמכונה "כיפות") בתווך תרבית מועשר DMEM/F12 (טבלה 1) ועוברים כל 2-3 שבועות ביחס של 1:2-1:1028.
2. קרינה
3. דיסוציאציה
4. הדמיה חיה
5. ניתוח
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
TNBC#1 PDTOs נחשפו למנת קרינה אחת של 0 (בקרות לא מוקרן), 2 Gy, 4 Gy, 6 Gy, 8 Gy או 10 Gy ביום 0. מיד לאחר מכן, PDTOs נותקו כדי לקבל תרחיף חד-תאי עבור כל תנאי ניסוי. תאים שמקורם ב-PDTO נזרעו לאחר מכן בלוחות של 48 בארות בתוך 66% כיפות מטריג'ל (50 מיקרוליטר כל אחת) שהושקעו במרכז הבארות, ב-3 העתקים טכניים לכל מצב. הלוחות הונחו במערכת הדמיה חיה וצולמו כל 6 שעות באמצעות מודול האורגנואיד 4X במשך 30 יום בסך הכל. הקרנה של TNBC#1 PDTOs עם RT במנה אחת של 2 Gy עיכבה באופן משמעותי את הצמיחה מחדש של PDTO, בעוד שמנות קרינה ≥4Gy (עד 10 ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה אנו מתארים התאמה של בדיקות קלונוגניות קונבנציונליות הרותמות PDTO של סרטן השד והדמיה חיה כדי לכמת רגישות רדיואקטיבית ל-PDTO בהתבסס על (1) ההתמדה של תאים דמויי גזע יוצרי PTDO על הקרנת PDTO במבחנה, ו-(2) קצב הצמיחה של PDTOs שתאים אלה (עשויים) לייצר. צעדים קריטיים של פרוטוקול זה כוללים: (1) הקמת PDTOs לתפוסת כיפה המאפשרת כדאיות טובה, (2) חשיפה ל-PDTO לקרינה מייננת במינונים שונים, כולל תנאי בקרה מוקרנים מדומים; (3) דיסוציאציה PDTO לתאים בודדים; (4) ציפוי מחדש של תאים בודדים ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ללא קשר לעבודה זו, SCF מחזיקה בחוזי מחקר עם Merck, Varian, Bristol Myers Squibb, Celldex, Regeneron, Eisai ו- Eli-Lilly, וקיבלה ייעוץ / ייעוץ כבוד מבאייר, בריסטול מאיירס סקוויב, וריאן, Elekta, רג'נרון, אייסאי, אסטרהזניקה, MedImmune, Merck US, EMD Serono, Accuray, Boehringer Ingelheim, Roche, Genentech, AstraZeneca, View Ray ו- Nanobiotix. ללא קשר לעבודה זו, SD קיבלה ייעוץ/ייעוץ כבוד מ-Lytix Biopharma, EMD Serono, Ono Pharmaceutical, Genentech ו-Johnson &Johnson Enterprise Innovation Inc., והיא מחזיקה בחוזי מחקר עם Lytix Biopharma, Nanobiotix ו-Boehringer-Ingelheim. ללא קשר לעבודה זו, LG מחזיקה בחוזי מחקר עם Lytix Biopharma, Promontory ו-Onxeo, קיבלה ייעוץ / ייעוץ כבוד מ-Boehringer Ingelheim, AstraZeneca, OmniSEQ, Onxeo, The Longevity Labs, Inzen, Imvax, Sotio, Promontory, Noxopharm, EduCom וקרן Luke Heller TECPR2, ומחזיקה באופציות למניות Promontory.
אנו מודים לריימונד בריונס ו-Wen H. Shen (Weill Cornell Medical College, New York, NY, USA) על עזרתם בפיתוח פרוטוקול זה. עבודה זו נתמכה על ידי מענק קונסורציום טרנספורמטיבי לסרטן השד ממשרד ההגנה האמריקאי BCRP (#W81XWH2120034, PI: Formenti).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 40 ומיקרו; מסנן רשת m | תומאס סיינטיפיק | 1164H35 | |
| B27 | Invitrogen | 17504-044 | |
| סלומטר אוטומטי T4 מונה תא שדה בהיר | Nexcelom | ||
| DMEM F / 12 | Corning | 12634-010 | |
| גורם גדילה אפידרמיס hEGF | Peprotech | AF-100-15 | |
| EVOS FL מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך דיגיטלי | תרמו פישר סיינטיפיק | 12-563-460 | |
| FGF10 | פפרוטק | 100-26 | |
| FGF7 | פפרוטק | 100-19 | |
| GlutaMax | Invitrogen | ||
| Hepes | Invitrogen | 15630-080 | |
| תוכנת IncuCyte 2021A | גרסת Sartorius | : 2021A | |
| Incucyte SX1 | Sartorius | דגם SX1 | |
| Incucyte מאומת 48 בארות | צלחת Corning | 3548 | |
| Matrigel | Discovery Labware | 354230 | |
| nAc | Sigma Aldrich | A9165-5G | |
| ניקוטינאמיד | סיגמא-אולדריץ' | N0636 | |
| נוגין | נרכש ממכון אנגלנדר לרפואה מדויקת, וייל קורנל, ניו יורק, ארה"ב | ||
| לא מטופל 6 צלחת באר | Cellstar | 657 185 | |
| NR (הרגולין) | Peprotech | 100-03 | |
| p38 מעכב MAP p38i SB202190 | סיגמא אולדריץ' | S7067 | |
| PBS | קורנינג | 21-040-CV | |
| PenStrep | Invitrogen | 15140-122 | |
| Primocin | Invivogen | ant-pm-1 | |
| Rspondin Media | נרכש ממכון אנגלנדר לרפואה מדויקת, וייל קורנל, ניו יורק, ארה"ב | ||
| פלטפורמת מחקר קרינה לבעלי חיים קטנים (SARRP) | Xstrahl Ltd | ||
| מעכב קולטן TGFbeta A83-01 | Tocris | 2939 | |
| כתם כחול טריפן (0.4%) | Gibco | 15250-61 | |
| TrypLE | Gibco | 112605-028 | |
| Y-27632 (RhoKi) | Selleck | S1049 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.