הפרוטוקול מתאר שיטה להזרקת תאי גידול דרך מסלול הניקוב המלעורי לתוך ציסטרנה מגנה הגורמת בעוצמה לגרורות לפטומנינגיאליות בעכברים, ומפחיתה את הטראומה ואת עומס הגידול החוץ-גולגולתי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול מתאר שיטה להזרקת תאי גידול דרך מסלול הניקוב המלעורי לתוך ציסטרנה מגנה הגורמת בעוצמה לגרורות לפטומנינגיאליות בעכברים, ומפחיתה את הטראומה ואת עומס הגידול החוץ-גולגולתי.
גרורות לפטומנינגיאליות (LM), התפשטות תאים סרטניים לתוך לפטומנינגים מלאים בנוזל המוח השדרתי (CSF), היא סיבוך נדיר אך הרסני של גידולים מוצקים מתקדמים. לחולים עם LM יש לעתים קרובות פרוגנוזה גרועה, כאשר ההישרדות נמדדת בשבועות עד חודשים. פיתוח מודלים in vivo המשכפלים במדויק את המורכבות של LM חיוני להבנת המנגנונים התאיים והפתולוגיים שלו ולהערכת טיפולים פוטנציאליים. מודלים של LM עכברים נוצרים בדרך כלל באמצעות הזרקת תאי גידול תוך-לבביים, עורק הצוואר או ציסטרנה מגנה. עם זאת, זריקות תוך לב או קרוטיד גורמות לרוב לעומס משמעותי על גידולים חוץ-גולגולתיים ומוחיים, מה שמסבך את ההדמיה הביולוגית ומוביל לתמותה שאינה קשורה ל-LM. בינתיים, הזרקת סיטרנה מגנה קונבנציונלית דורשת הליכים פולשניים, כגון חתך בעור ודיסקציה של שרירים, מה שהופך אותה לטראומטית ועתירת משאבים. כאן אנו מתארים הליך זעיר פולשני להזרקת תאי גידול לחלל הלפטומנינגיאלי דרך בור המים ללא צורך בחתך בעור. גישה זו מפחיתה היווצרות גידול חוץ-גולגולתי, ממזערת טראומה כירורגית ומקצרת את הזמן והטיפול לאחר הניתוח הנדרשים בהשוואה לשיטות כירורגיות אחרות. חשוב לציין, הוא גורם באופן עקבי ל-LM עם חדירת פרנכימה מוחית מינימלית, כפי שאושר על ידי מיקרוסקופיה דו-פוטונית וניתוח היסטולוגי. גישה יעילה זו מציעה מודל יעיל ואמין לחקר LM במחקר פרה-קליני.
המחלה הגרורתית נותרה האתגר הגדול ביותר עבור חולים עם סרטן מתקדם. גרורות לפטומנינגיאליות (LM) מתייחסות להתפשטות של תאים סרטניים ל-pia mater, ל-arachnoid mater ולחלל התת-עכבישי. LM מגידולים מוצקים הופך נפוץ יותר ויותר בסרטן ריאות (9%-25%), סרטן השד (5%-20%) ומלנומה (6%-18%)1,2, בעיקר בשל הישרדות ארוכה יותר וטכניקות אבחון משופרות. תאי סרטן יכולים לפלוש למרחב הלפטומנינגיאלי במספר דרכים, כולל 1) פלישה ישירה דרך מבנים היקפיים כגון דורה, עצם ועצבים; 2) התפשטות המטוגנית דרך מערכת הוורידים; ו-3) כניסה דרך מחזור הדם העורקי, שבו תאים סרטניים מחליקים דרך כלי דם מנופחים לתוך מקלעת הכורואיד ולאחר מכן לחדרים המלאים בנוזל המוחהשדרתי 3,4,5. תאי גידול הנכנסים לחלל הלפטומנינגיאלי נתקלים באתגרים מרובים, כולל מחסור בגורמי גדילה, מתווכים מטבוליים מוגבלים ומצבים היפוקסיים6. עם זאת, בשל היעדר כלים וטכניקות מתאימות, כיצד תאי הגידול מנווטים במסלולים אלה ומתגברים על תנאים לא מסבירי פנים כדי ליישב את המרחב הפטומנינגיאלי אינו מובן היטב. למרות ההתקדמות בטיפולים רב-מודאליים, כולל רדיותרפיה, טיפול מערכתי וטיפול בהזרקה תוך-תקלית, הפרוגנוזה עבור חולי LM נותרה גרועה, כאשר ההישרדות נעה בדרך כלל בין 2 ל-4 חודשים 3,7,8,9. לפיכך, יש צורך דחוף בהבנה עמוקה יותר של הביולוגיה של גרורות לפטומנינגיאליות כדי לשפר את הטיפולים הקיימים ולפתח טיפולים חדשים וממוקדים. השגת מטרה זו דורשת פיתוח של מודלים in vivo המסכמים את התכונות המורכבות של LM.
בניגוד לגרורות באיברים כמו כבד, עצם ומוח, LM מתפתח בדרך כלל שנים לאחר אבחון הגידול הראשוני 10,11,12. באופן דומה, במודלים של עכברים עם גרורות ספונטניות, LM נדיר בשל השכיחות הנמוכה שלו והעובדה שעכברים בדרך כלל נכנעים לגרורות באתרים אחרים. ניתן ליצור מודלים ניסיוניים של LM עכברים בשיטות שונות, כולל עורק תוך-לבבי, עורק תוך-צוואר, או לחילופין, הזרקה ישירה לבור המים או לחדרי המוח. בעוד שהזרקה תוך-קרדיולוגית של תאים סרטניים נמצאת בשימוש נרחב9, היא גורמת לעתים קרובות לעומס גידול חוץ-גולגולתי משמעותי, הגורם לתמותה שאינה קשורה ל-LM. גישות חלופיות, כגון הזרקת תאי גידול דרך עורק הצוואר13,14, דורשות משאבים מיוחדים נרחבים וגורמות לחתכים כירורגיים גדולים, שהם טראומטיים. יתר על כן, שיטה זו מובילה בעיקר לגרורות בתוך רקמות המוח עצמן, ולא לפטומנינג, והיא גוזלת זמן ולא יעילה לביסוס מודלים של LM15. הזרקה לבור המגנה מאפשרת העברה ישירה של תאי הגידול לחלל הלפטומנינגיאל. מספר מחקרים השתמשו בגישה זו כדי לחקור מנגנוני LM ולהעריך טיפולים חדשים 6,16,17.
בכתב יד זה, אנו מציגים פרוטוקול נוח להזרקת מגנה טרנס-ציסטרנה הכולל ניקור מלעורי ישיר כדי ליצור במהירות וביציבות כמות גדולה יותר של עכברים עם LM. שיטה זו עוקפת את מחסום המוח-דם ולכן מאפשרת קסנוגרפט יעיל של תאי הגידול בחלל הלפטומנינג. זה גם מפחית משמעותית את הטראומה הכירורגית ואת זמן ההליך תוך גרימת LM באופן אמין בעכברים. אישרנו את התרחשות LM עם חדירה מינימלית לפרנכימה של המוח, כפי שאומת על ידי מיקרוסקופ דו-פוטוני וניתוח היסטולוגי. לכן, המודל המתקבל משכפל נאמנה את המיקרו-סביבה המורכבת של LM, ומספק כלי רב ערך לחקר מנגנונים תאיים ופתולוגיים הקשורים למחלה ולהערכת טיפולים פוטנציאליים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים בכתב יד זה נבדקו ואושרו על ידי הוועדה לסקירת רווחת בעלי חיים ואתיקה במעבדה (ZJU20230155). עכברי C57BL/6J ו-NSG התקבלו ושוכנו בתנאים נטולי פתוגנים ספציפיים במרכז חיות המעבדה של ZJU. פרוטוקול זה משתמש בקו תאי סרטן הריאה של העכברים, קרצינומה של ריאות לואיס (LLC1), וקו תאי סרטן ריאה אנושיים, A549, שניהם מסומנים ב-GFP ובלוציפראז גחלילית. שני קווי התאים מסופקים באדיבות על ידי ד"ר שיאנג ה. פ. ז'אנג (מכללת ביילור לרפואה, ארה"ב)18. כאן, אנו משתמשים בתאי LLC1 כדוגמה. הליך הזרקת תאי A549 כמעט זהה, פרט לכך ש-6 x 104 תאי A549 הוזרקו לעכברי NSG.
1. הכנת תאים סרטניים להזרקה
2. הכנת עכברים
הערה: במחקר זה נעשה שימוש בעכברי C57BL/6J זכרים, בגילאי 6-8 שבועות.
3. הזרקת Cisterna magna
הערה: טכניקות אספטיות נדרשות לשלבים הבאים, כולל שימוש בציוד מגן אישי וכפפות סטריליות.
4. טיפול לאחר הזרקה
5. הערכת צמיחת גידול לפטומנינגיאלי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 ממחיש את מיקום העכבר להזרקה ואת אתר הניקוב ממבט רוחבי וקדמי. איור 2 מציג תמונות ביולומינסנציה מייצגות in vivo של בעלי חיים שנבדקו ליצירת LM באמצעות גישות שונות. תאי LLC1 המסומנים ב-GFP-luciferase הוזרקו לבעלי החיים בדרכים שונות, ואחריהם הדמיה ביולוגית. כפי שמוצג באיור 2A, 10 ימים לאחר הזרקת מגנה תוך-בורית, האות הביולוגי היה נוכח במוח העכבר והופץ לאורך חוט השדרה, מה שמצביע על השתלה מוצלחת של תאי גידו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
LM הוא מצב אגרסיבי וקטלני. ברגע שתאי הגידול שולחים גרורות לחלל המלא בנוזל השדרה, הם מתפשטים במהירות בכל מערכת העצבים המרכזית25. תאים אלה מתיישבים ופולשים לעצבי המוח, חוט השדרה, הגולגולת ועמוד השדרה, מה שמוביל בסופו של דבר להידרדרות נוירולוגית מהירה ובסופו של דבר למוות17. כדי להבין טוב יותר את המנגנונים הפתופיזיולוגיים הבסיסיים ולהעריך אסטרטגיות טיפוליות פוטנציאליות, חיוני לפתח מודל יעיל in vivo המסכם את התהליך הגרורתי ואת המיקרו-סב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
המחברים מודים לחברי מעבדת ג'אנג על הדיונים החשובים והסיוע שלהם לאורך המחקר הזה. WZ נתמך על ידי קרנות המחקר הבסיסיות של האוניברסיטאות המחוזיות של ג'ג'יאנג (2023QZJH60), תוכנית קרן המדע לחוקרים צעירים מצטיינים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (588020-X42306/041), וקרן הסטארט-אפים מהמכון למדעי החיים של אוניברסיטת ג'ג'יאנג.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות אפנדורף 1.5 מ"ל | ביושארפ | BS-15-M-S | |
| צינור צנטריפוגה 15 מ"ל | מעבדה | CT-002-15A | |
| מזרק אינסולין 31G x 8 מ"מ (0.3 מ"ל) | הבטיח | / | |
| מקדחה שוחקת | גלובלביו | GEGZ-AM1 | |
| מחצלת חום לבעלי חיים | ווג'י | / | |
| קריומולד | סופין | SP-AB-7 x 7 x 5 | |
| קרמים להסרת שיער | נאיר | 1.00023E+11 | |
| די-לוציפרין | ביולוגיה זהב | מזל -1G | |
| DMEM | ג'יבקו | C11995500CP | |
| FBS | ג'יבקו | 10270-106 | |
| ספקטרום IVIS | קליפר | / | |
| קטמין | ג'יאנגסו Hengrui פרמצבטיקה ושות', בע"מ | H20193336 | |
| טמפרטורת חיתוך אופטימלית | סאקורה | 4583-1 | |
| פרפורמלדהיד | SCR | 80096618 | |
| PBS | סרוויסביו | G4202-500 מ"ל | |
| עט/סטרפטוקוס אמפוטריצין B | ג'יבקו | 15140122 | |
| מכונת גילוח | היפידוג | 2103CGMJ3373-GQ22N526 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי סטריאו | אולימפוס | / | |
| מלקחיים ישרים | ביוטיים | FS019 | צריך לעבור חיטוי |
| מספריים כירורגיים | ביוטיים | FS001 | צריך לעבור חיטוי |
| חתיכת ראש קיבוע עכבר משולש | התעלה מעל הוויווסקופ | TVS-FDM-027 | |
| TRITC-dextran, MW 70000 | MedChemExpress | HY-158082C | |
| פתרון טריפסין/EDTA | ג'יבקו | 25200056 | |
| מיקרוסקופ סריקת לייזר דו-פוטוני | אולימפוס | / | |
| דבקי רקמות Vetbond | 3 דקות | 1469 ס"ב | |
| קסילזין | סיגמא | X1126 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.