מיזוג מראש את דרכי הנשימה של עכברים עם Bleomycin מגדיל את היעילות של Orthotopic ריאות סרטן תא Engraftment
28 ביוני 2018
אנו מתארים שיטה כדי לשפר באופן משמעותי את engraftment orthotopic של סרטן ריאות תאים לריאות מאתר על ידי מיזוג מראש את דרכי הנשימה עם פציעה. גישה זו ויכול להיות מיושם גם ללמוד אינטראקציות סטרומה בתוך הריאות microenvironment, הפצתו גרורתי, morbidities משותף של סרטן ריאות, לייצר ביעילות רבה יותר החולה נגזר xenografts.
המטרה הכוללת של הליך זה היא להגביר את היעילות של השתלת תאי סרטן ריאות יוזמי גידול בדרכי הנשימה של עכברים. שיטה זו יכולה לסייע בהקמת מודלים פרה-קליניים חדשים על מנת לענות על שאלות מפתח בביולוגיה של הסרטן, כולל הגורמים לעמידות לתרופות והקשר בין פיברוזיס לסרטן הריאות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מגבירה את יעילות ההשתלה של תאים יוזמי גידול לריאות של מגוון זני עכברים.
ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על הטיפול, מכיוון שהיא מאפשרת לנו למדל מגוון גדול יותר של תת-סוגים של סרטן ריאות אנושי, הידועים כבעלי תגובות קליניות שונות לטיפול. לצורך פרוטוקול זה, תחילה יש להזריק לעכברים בלאומיצין. לאחר מכן, לאחר 14 יום, מוזרקים תאי הגידול
.ההליך לשתי הזריקות דומה מאוד ומתואר כאן. שעתיים לפני ההזרקה יש להפשיר את מלאי הבלאומיצין על קרח ולדלל אותו לריכוז העבודה. שמור אותו על קרח.
עבור בולוס תא, הכינו תרחיף תאים כמתואר בפרוטוקול הטקסט. זמן ההליך עבור כל עכבר הוא כ-10 דקות ביחד. הקפד לאשר הרדמה נכונה באמצעות צביטה בבוהן, ולמרוח משחה וטרינרית על העיניים.
בשלב זה, אם לעכבר יש שיער כהה, אז גלח את כל אזור הצלעות הן בגחון והן בגב כך שניתן יהיה לצלם אותו בצורה נכונה. לאחר מכן, הנח את העכבר על פלטפורמת האינטובציה על ידי אבטחתו בשיניו הקדמיות כשגבו אל הפלטפורמה. אם יש להזריק בולוס תאים, השעו אותו עכשיו עם טריטורציה עדינה.
כעת האירו את אזור החזה העליון, פתחו את הפה ושלפו בעדינות את הלשון באמצעות מלקחיים שטוחים. הכן קטטר IV לקנה הנשימה על ידי הסרת המחט, ולאחר מכן מקם אותו מעל פתח קנה הנשימה. לאחר מכן, הכנס את הקטטר לקנה הנשימה עד שהחלק העליון של הצנתר נמצא ליד השיניים הקדמיות והאיר את פנים הצנתר כדי לאשר את מיקומו.
לאחר מכן, הוציאו את 50 המיקרוליטרים של בלאומיצין טרי, או תרחיף תאים, ישירות לתוך הצנתר. המתן מספר שניות עד שכל אמצעי האחסון יעבור במורד הצנתר. לאחר מכן, הסר את הקטטר והשליך אותו ב-10% אקונומיקה.
אם העכבר אינו שואף את הנוזל, עקוב בקפידה אחר נשימתו והתאם את מיקום הצנתר. אם העכבר מפסיק לנשום, הסר מיד את הצנתר ואפשר לעכבר לנשום לפני שתכניס את הצנתר מחדש. לאחר הסרת הצנתר, המשך לבצע את ההליך כדי לקבל חמישה עכברים מטופלים, עדיין מורדמים ומוכנים לצילום.
לצורך התאוששות, הנח את העכבר על כרית חימום מאושרת IACUC בכלוב התאוששות ועקוב אחריו עד להתאוששות מלאה. שתיים-שלוש דקות לאחר הזרקת התאים, יש להזריק 100 מיקרוליטר לוציפרין רטרו-אורביטלי, באמצעות מחט אינסולין. החלף את העין המשמשת להזרקה בכל מפגש הדמיה.
לאחר המתנה של שתי דקות לפחות, מקם עד חמישה עכברים בהדמיית ביולומינסנציה של בעלי חיים, בתנוחת השכיבה החזה וקבל תמונה גבית באמצעות הגדרות זוהר. תחת לוח הבקרה, התאם את הגדרות הרזולוציה והרגישות, כדי למדוד את הזוהר של התאים. עבור רוב היישומים, התחל בשלוש דקות, הגדר את השילוב לבינוני, הגדר את f/stop לאחד, הגדר את שדה הראייה ל-d והגדר את גובה הנושא ל-1.5.
אם ההזרקה הצליחה, מתגלה אות באזור החזה העליון בריאה אחת או בשתי הריאות. אם תאים מקובצים בכניסה לקנה הנשימה, ההזרקה לא הצליחה. לאחר צילום התמונה הגבית, הפוך את העכברים ורכוש תמונת גחון והתאם את ההגדרה לפי הצורך.
לאחר ההדמיה, המשך בטיפול לאחר הניתוח כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, חזור על פרוטוקול הדמיה זה שלושה ימים לאחר ההשתלה ושבוע לאחר מכן. כדי לנתח את התמונות, השתמש בתוכנת ניתוח ביולומינסנציה.
ראשית, טען את כל התמונות המתאימות בסדרה. סעיף זה מפורט לחבילת תוכנה אחת. לאחר מכן, עבור כל עכבר, בתמונה הראשונה בסדרה, צור אזור מרובע של עניין ומקם אותו מעל אזור החזה העליון המכסה את כל אזור הריאות.
לאחר מכן, באמצעות לחיצה ימנית, גש לפונקציה העתק את כל אזורי העניין והשתמש בכלי זה כדי להחיל את אותם אזורי עניין על כל תמונה בקבוצה. לאחר מכן, בתוך כל תמונה, כוונן את מיקומי הריבועים כך שיכסו את החזה העליון של כל עכבר. עשה זאת הן עבור הגחון והן עבור הגב.
כעת, בפינה השמאלית העליונה של חלון התמונה, בחר את פונקציית הפוטונים. לאחר מכן בחר באפשרות המדידה. הנתונים מאזורי העניין מוצגים לאחר מכן בטבלת פלט כשטף כולל.
נתח נתונים אלה לפי הצורך. כאשר מערכת החיסון נפגעה, עכברים אתימיים טופלו בבלאומיצין. לפני השתלת בולוס תאים, פיברוזיס חולף נצפתה עד היום ה-14 בעכברים שטופלו בבלאומיצין, אך לא בעכברים שטופלו ברכב.
לאחר מכן, תאים מקו תאי סרטן הריאות האנושי המבוסס, H2030, הועברו תוך קנה הנשימה לריאות של עכברים אלה. לאחר 35 יום, לעכברים שטופלו בבלאומיצין היה עומס גבוה של גידול ריאות. עם זאת, בבעלי חיים שטופלו ברכב, לא התגלו גידולים.
עומס גידול הריאות אושר באמצעות היסטולוגיה. לריאות שטופלו מראש ברכב לא הייתה עדות לקשריות גידול, בעוד שבריאות שטופלו מראש בלאומיצין היו קשריות גידול גדולות. לאחר השתלת קו תאי H2030 BrM 3 גרורתי, ב-39 עד 57 ימים, הביולומינסנציה הייתה אינטנסיבית מדי להדמיה, ולכן נותחה גרורות באיברים מרוחקים ex vivo.
ניתן היה לזהות נגעים קטנים ברקמות שונות, מה שמרמז על כך ששיטה זו מבטיחה לחקור מחלות המועברות באופן ספונטני. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך 10 דקות לכל כלוב של חמישה עכברים ללא הדמיה ו-20 דקות לכל כלוב כאשר גם מדמים את העכברים. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להקפיד על החדרה נכונה של הקטטר ולעקוב אחר נשימת החיה.
בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו מחקרים פרמקולוגיים או כימיה אמינואצטית של רקמות שנקטפו על מנת לענות על שאלות נוספות, כמו כיצד גידולים מושתלים מגיבים לתרופות או אפיון אינטראקציות סטרומליות של גידול ספציפיות לריאות. לאחר פיתוחה, ניתן ליישם טכניקה זו על זני עכברים שונים ומודלים של גידולים, כולל קסנוגרפטים שמקורם בחולה בסביבה רלוונטית מבחינה פיזיולוגית. אל תשכח שעבודה עם בלאומיצין עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון מניפולציה במכסה מנוע וסילוק נכון בעת ביצוע הליך זה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מתאר שיטה לשפר את השתלת תאי סרטן ריאות בריאות עכברים על ידי מיזוג דרכי הנשימה באמצעות פציעה. טכניקה זו יכולה להקל על המחקר של אינטראקציות סטרומליות, התפשטות מטסטטית ומחלות נלוות של סרטן הריאות.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- אונקולוגיה
- מחקר טרנסלציוני
- מודלים פרה-קליניים
רקע
- השתלת תאי סרטן ריאות מתחילים לעכברים חיונית לחקר ביולוגיה של סרטן.
- הבנת התנגדות לתרופות והקשר בין פיברוזיס לסרטן ריאות היא חיונית.
- תת-סוגים שונים של סרטן ריאות אנושי מגיבים באופן משתנה לטיפולים.
- מודלים נוכחיים עשויים שלא לייצג כראוי את הווריאציות הללו.
מטרת המחקר
- לשפר את היעילות של השתלת תאי סרטן ריאות בעכברים.
- ליצור מודלים פרה-קליניים שיכולים לענות על שאלות מרכזיות בביולוגיה של סרטן.
- לדגמן מגוון רחב יותר של תת-סוגים של סרטן ריאות אנושי.
שיטות בשימוש
- עכברים מוזרקים עם בלאומיצין כדי לגרום לפציעת דרכי הנשימה.
- לאחר 14 ימים, תאי הגידול מוזרקים לדרכי הנשימה.
- היעילות של ההשתלה מוערכת על פני זני עכברים שונים.
- ניתוח של אינטראקציות סטרומליות והתנהגות מטסטטית מתבצע.
תוצאות עיקריות
- השיטה מגדילה באופן משמעותי את היעילות של השתלת תאי התחלת גידול.
- היא מאפשרת דגמון של תת-סוגים מגוונים של סרטן ריאות.
- תובנות לגבי הקשר בין סרטן ריאות לפיברוזיס מתקבלות.
- השלכות פוטנציאליות לטיפול והבנת התנגדות לתרופות מודגשות.
מסקנות
- טכניקה זו משפרת את המחקר של ביולוגיה של סרטן ריאות במודלים פרה-קליניים.
- היא מספקת פלטפורמה לחקירת תגובות טיפוליות בתת-סוגים שונים של סרטן ריאות.
- מחקרים עתידיים יכולים לנצל שיטה זו כדי לחקור אסטרטגיות טיפול חדשות.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Establishing physiologically relevant orthotopic lung cancer models remains a bottleneck in preclinical oncology due to low engraftment efficiency. This method addresses a critical discovery-stage challenge by enhancing tumor cell take rates through airway preconditioning, enabling more reliable assessment of tumorigenic capacity. Improved model fidelity supports better go/no-go decisions in target validation and lead identification by reducing biological noise and increasing predictive confidence in downstream therapeutic screening.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in physiologically relevant lung microenvironment.
- Operational Value: Increases engraftment efficiency from 0-17% to 71-100%, reducing animal use and experimental variability.
- Strategic Value: Supports target de-risking by allowing consistent tumorigenic capacity assessment across mouse strains and tumor origins.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable bioluminescent readouts for longitudinal tumor burden monitoring.
- Operational Value: Standardizes orthotopic engraftment procedure across diverse murine models and cell sources.
- Strategic Value: Facilitates scalable screening of therapeutic agents in models that recapitulate lung-specific stromal interactions.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models metastatic dissemination to distant organs, enabling study of clinically relevant disease progression.
- Operational Value: Works with limiting cell numbers, supporting preclinical testing of patient-derived xenografts and rare biospecimens.
- Strategic Value: Enhances preclinical continuity by linking fibrosis modulation to lung cancer outgrowth and therapeutic response.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for lung cancer programs where stromal context influences drug response.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on fibrosis-cancer interactions and stromal-mediated tumorigenicity.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative tumor take metrics essential for assay validation and compound prioritization.
- Analytics: Provides longitudinal bioluminescence and histological endpoints for comparative analysis of treatment effects.
- Translational Research: Models lung-to-organ metastasis, enabling evaluation of anti-metastatic strategies in vivo.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for engrafting diverse lung cancer subtypes across strains, reducing model development time.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in tumorigenicity assays by reducing false-negative engraftment rates.
- Operational Value: Requires only 10-20 minutes per cage of five mice, supporting high-throughput model generation.
- Strategic Value: Enables risk-adjusted advancement by improving model reliability in preclinical efficacy studies.
- Portfolio Impact: Supports prioritization of lung cancer targets with enhanced preclinical validation in orthotopic settings.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine intubation and intratracheal injection techniques.
- Necessitates biosafety precautions for bleomycin handling, including use of a biohazard hood and proper waste disposal.
- Depends on access to bioluminescence imaging infrastructure for longitudinal engraftment monitoring.
- Requires standardization of bleomycin dosing and 14-day injury-to-engraftment interval across sites.
- Limited to immunocompromised or syngeneic models where engraftment is measurable; not applicable to immunocompetent syngeneic models without adaptation.
