פרוטוקול זה מתאר שיטה ייחודית לבניית מודל אורתוטופי של סרטן שלפוחית השתן השטחי.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר שיטה ייחודית לבניית מודל אורתוטופי של סרטן שלפוחית השתן השטחי.
מחקר זה מציג שיטה חדשנית לביסוס מודל גידול אורתוטופי של שלפוחית השתן בעכברים עם יעילות גבוהה ומיקום מדויק של הגידול. לאחר הרדמת עכברי C57BL/6J נקבות במצב שכיבה, מוחדרת מחט תוך ורידית 24 גרם לשלפוחית השתן כדי לפנות את תכולתה. לאחר מכן מוחדרת מחט 34 G דרך הצנתר, מסובבת חמש פעמים כדי ליצור פגיעה מוקדית ברירית כיפת שלפוחית השתן, ולאחר מכן מוסרת. תרחיף התאים MB49 נשאב ומחובר למחט חלוקה של 30 G, המוחדרת לשלפוחית השתן דרך הצנתר. תאי גידול מוזרקים תת-רירית לשלפוחית השתן בלחץ. טכניקה זו מביאה לטראומה מינימלית לעכברים, קצב נטילת גידול גבוה ומיקום גידול קבוע. הוא מאופיין בפשטות וביכולת שחזור מעולה. מודל זה מספק פלטפורמה ניסויית אידיאלית לפיתוח טיפולים תוך-שלפוחיתיים לסרטן שלפוחית השתן, מה שמקל על קידום ואופטימיזציה של אסטרטגיות טיפול בגידול ממאיר זה.
סרטן שלפוחית השתן מייצג נטל בריאותי עולמי משמעותי, עם הבדלים בולטים ספציפיים למין בשכיחות ובפרוגנוזה. ממאירות זו מאופיינת בתת-סוגים מולקולריים מובחנים, שכל אחד מהם קשור למסלולים פתוגניים מגוונים. המאפיינים המולקולריים והפתולוגיים שונים באופן משמעותי בין סרטן שלפוחית השתן שאינו פולשני לשריר (NMIBC) לבין סרטן שלפוחית השתן פולשני לשרירים (MIBC)1,2. NMIBC מהווה כ-75% מהמקרים, וכולל גידולים ממקור אפיתל מעבר שנשארים מקומיים ללא גרורות או התפשטות. לעומת זאת, MIBC מאופיין בחדירת תאים סרטניים לשכבת השריר של שלפוחית השתן, המלווה בסיכון גבוה להתפשטות, המחייב לעתים קרובות כריתת ציסטה בפרקטיקה הקלינית3.
במחקר פרה-קליני, מודלים המייצגים במדויק את השלב השטחי של המחלה חיוניים להערכת טיפולים תרופתיים. הקמת מודל שטחי של קרצינומה של שלפוחית השתן באתרה היא, אם כן, בעלת חשיבות עליונה, המשמשת כלי מחקרי קריטי לפיתוח תרופות קליניות וטיפולי החדרה חדשניים.
הפיתוח של מודלים של סרטן שלפוחית השתן בעכברים התמודד באופן מסורתי עם אתגרים. מודלים המושרים כימית מתחילים לעתים קרובות כגידולים שטחיים אך עשויים להתפתח לצורות פולשניות, עם שונות המגבילה את התועלת שלהם בניסויים בקנה מידה גדול4. מודלים מסורתיים של השתלה אורתוטופית, המסתמכים על הזרקת תאי גידול דרך דופן שלפוחית השתן5, מתקשים לשחזר נאמנה סרטן שלפוחית השתן השטחי. שיטות חלופיות, כולל פגיעה ברירית בשילוב עם החדרת תאי גידול 6,7,8,9,10, נוסו אך מוגבלות על ידי שיעורי תמותה גבוהים ושיעורי לקיחת גידול נמוכים, מה שמעכב את יישומן הרחב יותר.
מחקר זה נועד לפתח שיטה חדשה לבניית מודל שטחי של סרטן שלפוחית השתן המדגים יציבות רבה יותר, תמותה נמוכה יותר ומיקום קבוע של הגידול בהשוואה למודלים הקיימים. על ידי השגת ייצוג מדויק יותר של המחלה בשלביה המוקדמים, המודל הנוכחי עומד לשפר את ההערכה הקפדנית של התערבויות מניעתיות וטיפוליות, ובכך לקדם את הטיפול בסרטן שלפוחית השתן.
כל הפרוטוקולים והנהלים הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת הביקורת האתית לניסויים בבעלי חיים של האוניברסיטה הרפואית טיאנג'ין, טיאנג'ין, סין (מספר אישור SYXK: 2020-0010). עכברי C57BL/6J נקבות בנות שישה עד שמונה שבועות שימשו למחקר זה. בעלי החיים שוכנו בתנאים סביבתיים מבוקרים, כולל מחזור אור-חושך של 12 שעות, טמפרטורות שנעו בין 21-25 מעלות צלזיוס, רמות לחות מתכווננות בין 30%-70%, וגישה בלתי מוגבלת למזון ומים, אלא אם צוין אחרת. פרטי הריאגנטים והציוד המשמשים מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת תאים
2. הכנת בעלי חיים
3. יצירת מודל גידול אורתוטופי של בעלי חיים
4. ניטור לאחר הניתוח
היעילות של זריקות תת-ריריות הוערכה בתחילה באמצעות מתן טריפן בלו. לאחר ההזרקה, פיזור הצבע בתוך השכבה התת-רירית הוצג בבירור, מה שאישר את המסירה המדויקת והמבוקרת של החומרים המוזרקים (איור 1).
התפתחות הגידול הייתה במעקב קפדני. כ-14 יום לאחר ההשתלה נצפתה שכיחות בולטת של המטוריה, סימפטום קריטי המעיד על ניאופלזיה של שלפוחית השתן. הגידולים זוהו כמבוססים היטב בתוך השכבה התת-רירית של שלפוחית השתן. דפוס הצמיחה המוקדם של גידולים אלה התאפיין בהתרחבות נרחבת ולא פולשנית, העולה בקנה אחד עם הסיווג של NMIBC. בדיקה היסטולוגית אישרה את היעדר פלישת השרירים, כאשר הגידולים מוגבלים לשכבה התת-רירית, ובכך מיישרים קו עם הקריטריונים של NMIBC (איור 2).
תצפיות מקרוסקופיות איששו עוד יותר את תהליך היווצרות הגידול. הגידולים היו מובחנים מבחינה ויזואלית, והראו צמיחה פפילרית במגוון גדלים וצורות (איור 3). בנוסף, הגידולים גדלו לאט יחסית, מה שסיפק מספיק זמן למחקר בניסוי (איור 4).
במחקר זה, כדי לאמת את מיקום הגידול והיעדר זריעה בשופכה, השתמשנו בתאי MB49-luc להשתלה, ולאחר מכן הדמיה של בעלי חיים קטנים. איור 5 מציג את תמונות הביו-לומינסנציה in vivo שצולמו 35 יום לאחר הזרקת תאי הגידול, ומדגימות בבירור שהגידול ממוקם בשלפוחית השתן ללא עדות לזריעה חוץ רחמית, כמו בשופכה.
רקמת הגידול ניתנת לזיהוי בדרך כלל 14 יום לאחר ההשתלה. מניסיוננו, 70% או יותר מהעכברים מציגים המטוריה עד היום ה-14. ההליך בדרך כלל לא מסתיים בתמותה. ללא התערבות, המתת חסד הופכת להיות הכרחית ביום ה-60. הקריטריונים להמתת חסד כוללים עייפות, קאשקסיה, פרווה פרועה , התכופפות, התנהגות לא מגיבה, או ירידה של ≥20% ממשקל הגוף הראשוני.

איור 1: יעילות הזרקה תת-רירית עם טריפאן כחול. הדגמת יעילות הזרקה תת-רירית באמצעות Trypan Blue. חיצים מציינים את אתרי ההזרקה שבהם שאריות טריפן כחול נשארות גלויות גם לאחר שלוש כביסות עם PBS. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: אישור היסטולוגי של השתלת גידול. אישור היסטולוגי להשתלת גידול בתת-רירית באמצעות צביעת H&E. סרגל קנה מידה: 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: הדמיה ישירה של גידולי שלפוחית השתן. הדמיה ישירה של גידולי שלפוחית השתן, תוך הדגשת התפשטות כלי הדם הניכרת בבסיס הגידול. סרגל קנה מידה: 2 מ"מ. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: מצב הגידול ביום ה-35 לאחר ההשתלה. הערכת מצב הגידול ביום ה-35 לאחר ההשתלה. דופן שלפוחית השתן בבסיס הגידול מציגה כלי דם מוגדלים ולא מאורגנים, המלווים בבסיס גידול נרחב מאוד. סרגל קנה מידה: 2 מ"מ. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: הדמיית ביולומינסנציה in vivo של סרטן שלפוחית השתן. תמונות ביולומינסנציה in vivo של עכברים 35 יום לאחר ההשתלה עם תאי סרטן שלפוחית השתן MB49-LUC. התמונות מקודדות בצבע כדי לייצג את עוצמת הקרינה: אדום מציין פלואורסצנטיות גבוהה (פעילות גידול גבוהה), וכחול מציין פלואורסצנטיות נמוכה (פעילות גידול נמוכה). אזורי עניין (ROI) נבחרו באזור שלפוחית השתן כדי לכמת את אות הביו-לומינסנציה הספציפי לגידול. התוצאות מראות כי גידולים ממוקמים בשלפוחית השתן ללא עדות לזריעה חוץ רחמית, כמו בשופכה. אזורי אות נמוכים עשויים לנבוע מאותות מפוזרים מאזורים בעוצמה גבוהה החודרים דרך הרקמה ואינם מעידים בהכרח על נוכחות של תאי גידול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: תרשים של מתן תוך-שלפוחית של תאים סרטניים. ייצוג סכמטי של מתן תוך-שלפוחית של תאים סרטניים לבניית המודל האורתוטופי של סרטן שלפוחית השתן השטחי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: תצורה של מחטי חלוקה מותאמות. תצורה של מחטי חלוקה מותאמות בתוך צנתר 24 G. (A) תצלום של מחט החלוקה 34 G בתוך צנתר 24 G. (B) תצלום של מחט החלוקה של 30 G בתוך צנתר 24 G. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
המחקר על סרטן שלפוחית השתן מסתמך על מודלים של בעלי חיים, שהם הכרחיים למחקר בסיסי ויישומי כאחד. כדי לחקות טוב יותר את סביבת גידול הגידול, מודלים אורתוטופיים של גידול שלפוחית השתן מספקים גישה מעולה בהשוואה למודלים של גידול תת עורי11.
נכון לעכשיו, ניתן לסווג מודלים אורתוטופיים של סרטן שלפוחית השתן על סמך מטרות ניסוי לשני סוגים עיקריים: אלה המשתמשים בעכברים חסרי חיסון,כגון מודלים 1 של קסנוגרפט (PDX) שמקורם בחולהומודלים 5 של קסנוגרפט שמקורו בקו התאים (CDX), ואלה המשתמשים בעכברים בעלי יכולת חיסונית, כגון מודלים של השתלה סינגנית12.
מודל ה-PDX כולל השתלת רקמות גידול שמקורן בחולה בעכברים חסרי חיסון, מה שמאפשר הערכה מותאמת אישית של תגובת הגידול לתרופות כימותרפיות. עם זאת, היעדר מערכת חיסון שלמה בעכברים אלה מהווה מגבלות משמעותיות לחקר מנגנונים הקשורים למערכת החיסון. באופן דומה, מודל CDX, המשתמש בקווי תאי גידול שמקורם בבני אדם, מציע שיעורי היווצרות גידול גבוהים אך סובל גם מהיעדר מיקרו-סביבה חיסונית5.
בהקשר של עכברים בעלי יכולת חיסונית, השיטה העיקרית לבניית גידולים אורתוטופיים בשלפוחית השתן כוללת הזרקת קווי תאי MB49 שמקורם במורן לדופן שלפוחית השתן ליצירת גידולי שלפוחית השתן באתרם 12. הליך זה דורש לפרוטומיה והזרקה תוך שלפוחית של תאי גידול, מה שמציב אתגרים כגון דליפה פוטנציאלית של תאי גידול וזריעת דרכי מחט. כתוצאה מכך, קשה ליצור גידולים שטחיים בשלפוחית השתן, מה שמעכב את השכפול המדויק של התקדמות סרטן שלפוחית השתן האנושית משלבים לא פולשניים לשרירים לשלבים פולשניים לשרירים13.
כדי לבסס גידולים אורתוטופיים שטחיים של שלפוחית השתן, טכניקות מידול מסורתיות כוללות בדרך כלל גרימת פגיעה ברירית באמצעות חומרים כגון תמיסות חומצה-בסיס או צריבה חשמלית, ולאחר מכן החדרה תוך שלפוחית של תרחיפי תאי גידול, עם זמני שמירה של שעתיים או יותר 8,14. עם זאת, מתודולוגיות אלו מציגות מספר מגבלות משמעותיות. ראשית, הם אינם מצליחים להבטיח אחידות במספר ובמיקום שתלי הגידול בתוך שלפוחית השתן, ובכך פוגעים ביכולת השחזור של המודל. יתר על כן, טכניקות אלו גורמות לעתים קרובות לנזק חמור לשלפוחית השתן, מה שמוביל לשיעורי תמותה גבוהים. הצטלקות שלפוחית השתן כתוצאה מכך והקיבולת המופחתת מהווים מכשולים משמעותיים למחקרים על חומרים טיפוליים חדשים המחייבים החדרות תוך-שלפוחיתיות חוזרות ונשנות. זה לא רק מערער את האמינות של תוצאות הניסוי אלא גם מעלה חששות אתיים בנוגע לרווחת בעלי החיים.
לכן, פיתוח מודל של בעלי חיים שיכול לדמות במדויק סרטן שלפוחית השתן האנושי השטחי יספק פלטפורמה ניסויית טובה יותר להבנת התפשטות הגידול והתקדמותו. מודל כזה יהיה בעל ערך רב לחקר חומרים טיפוליים תוך-שלפוחיתיים חדשים ולקידום הידע שלנו בביולוגיה של סרטן שלפוחית השתן.
מחקר זה מתאר שיטת השתלה באתרה המשתמשת במחט חלוקה קהה כדי להזריק תאי גידול תת-רירית בלחץ (איור 6). המחקר משתמש בקו התאים MB49 ובעכברי C57BL/6J נקבות לבניית מודל גידול באתרו .
במהלך בניית מודל זה, שכבת ההגנה על פני השטח הרגילים של רירית שלפוחית השתן מהווה אתגר משמעותי להחדרה ישירה של תאי גידול, ולעתים קרובות מונעת היווצרות גידול יעילה8. כתוצאה מכך, יש צורך לגרום לפגיעה מקומית בכיפת שלפוחית השתן באמצעות מחט קהה 34 G כדי ליצור "אדמה" מתאימה להשתלת תאי גידול.
מחטי החלוקה 34 G ו-30 G ששימשו במחקר זה עברו שינויים חלקיים. קצה מחט ה-34 G מהודק כדי ליצור קצה מעט לא סדיר, מה שמשפר את יכולתו לגרום נזק לריריות. נקודות החיבור של מחטי G 34 ו- G 30 נחתכו כדי להבטיח שהחלקים החשופים בצנתר G 24 הם 0.3 מ"מ עד 0.5 מ"מ (איור 7A) ו- 1 מ"מ עד 1.5 מ"מ (איור 7B), בהתאמה.
ניתן להשלים את כל ההליך הזה תוך 10 דקות, מה שמבטל את הצורך בלפרוטומיה או קשירת שופכה ממושכת להחדרה תוך שלפוחיתית. עם זאת, לגישה זו יש גם מגבלות. בשל השלבים הטכניים המרובים הכרוכים בשיטת מידול זו - כגון החדרת הצנתר השוכן דרך השופכה לשלפוחית השתן וסיבוב המחט הקהה 34 G כדי להשיג את הדרגה המתאימה של פגיעה ברירית מבלי לנקב את דופן שלפוחית השתן - על הנסיינים להתאמן כדי לשפר את אחוזי ההצלחה של השתלת הגידול. בנוסף, אם נעשה שימוש בכוח מופרז במהלך פגיעה ברירית או הזרקת תאי גידול, זה יכול להוביל לניקוב שלפוחית השתן או להשתלת גידול בשכבת השריר.
לסיכום, טכניקה זו מציעה יתרונות משמעותיים על פני שיטות מסורתיות, כולל זמן פרוצדורלי מופחת, תמותה נמוכה יותר ועקביות משופרת בלוקליזציה ובצמיחה של הגידול, ללא צורך בפרוצדורות פולשניות או שמירה תוך-שלפוחית ממושכת. יתרונות אלה הופכים אותו לכלי רב ערך למחקרים פרה-קליניים שמטרתם להעריך חומרים טיפוליים חדשים לסרטן שלפוחית השתן.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.
מחקר זה נתמך על ידי קרן פרויקט מפתח תעשיית הבריאות העירונית של טיאנג'ין (מענק מס. TJWJ2022XK014), קרן פרויקט המחקר המדעי של ועדת החינוך העירונית של טיאנג'ין (מענק מס' 2022ZD069), תוכנית מימון הכישרונות של מכון טיאנג'ין לאורולוגיה (מענק מס'. MYSRC202310), קרן פרויקט המחקר לרפואה קלינית של בית החולים השני של האוניברסיטה הרפואית טיאנג'ין (מענק מס' 2023LC03), קרן הנוער של בית החולים השני של האוניברסיטה הרפואית טיאנג'ין (מענק מס' 2022ydey15), ופרויקט טיפוח הכישרונות של המחלקה לאורולוגיה, בית החולים השני של האוניברסיטה הרפואית טיאנג'ין (מענק מס. MNRC202313). נותני החסות מילאו תפקיד בהכנה, סקירה ואישור של כתב היד.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 34 G מחט חלוקה | Suzhou Haorun Fluid Technology Co., Ltd., Suzhou, סין | SGL-362 | |
| 30 G מחט חלוקה | Suzhou Haorun Fluid Technology Co., Ltd., Suzhou, סין | SGL-362 | |
| Avertin | Sigma-Aldrich LLC | T48402 | |
| Trypan blue | Sigma-Aldrich LLC | 302643 |
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב