פיתוח קווי אורגנואידים שמקורם בעכבר מתאי אפיתל חצוצרות למידול קרצינומה של שחלות סרוזיות בדרגה גבוהה
6 באוגוסט 2025
פרוטוקול זה מפרט את הפיתוח של מודלים של עכברים בדרגה גבוהה של קרצינומה שחלות סרוזית (HGSOC) במבחנה וב-vivo. מגזירת אורגנואידים של חצוצרות עכברים, השינוי הגנטי שלהם לסיכום גנטיקה של HGSOC אנושי, והחדרתם לבורסה השחלתית של עכברים סינגניים להתפתחות גידולים in vivo .
אז כן, אנחנו עובדים כרגע על פיתוח מודלים חדשניים של קרצינומה שחלתית סרוסית בדרגה גבוהה, מודלים שהם סינגניים במובן שהפרוטוקול מתאר. אנחנו לוקחים את החצוצרות הבריאות מעכברים בריאים ואז מפיקים אותן כאורגנואידים בצלחת פטרי, ואז נותנים להן את כל השגיאות או השינויים הגנטיים השונים שאנחנו בדרך כלל מוצאים בגרסה אנושית רגילה של המחלה. עכשיו, זה מאוד מגניב כי מצד אחד, אפשר לחקור כל מיני גורמים פנימיים של הגידולים האלה בתוך צלחת פטרי כאורגנואידים, שהם יותר ריאליסטיים מתרבויות דו-ממדיות מסורתיות.
אבל העניין הוא שמכיוון שיש מודלים סינגניים, אפשר לקחת את האורגנואידים האלה ואז להחזיר אותם לעכבר, ואז לראות איך הגידול באמת מתפתח ואז מתקשר עם המארח. זה מאפשר לנו לקבל מבט הרבה יותר הוליסטי על איך גידול וגידולים מתרחשים, ואנחנו מקווים שזה ייתן לנו כלים טובים יותר והבנה טובה יותר של איך המחלה הזו פועלת ואיך להילחם בה טוב יותר. כדי להתחיל, קבל עכברים שחורים C57 6J שהושמדו בהמתה.
הסר את השחלה והחצוצרת והעבר אותם לצלחת פטרי סטרילית המכילה DMEM, בתוספת פניצילין סטרפטומיצין בארבע מעלות צלזיוס. השתמשו במיקרוסקופ ניתוח, מלקחיים דקים ומספריים כדי להסיר שומן שנותר מהשחלה. בודדו את החצוצרה, כולל האינפונדיביבולום וחלק מהאמפולה הדיסטלית מהשחלה והרחם.
כעת העבר את הרקמה הנקייה לצינור המכיל את תערובת העיכול המלאה. עם זוג מספריים דקים, טחנו את החצוצרה לחתיכות קטנות מ-0.5 מילימטר. לאחר מכן דגרו את הצינור בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך 40 עד 50 דקות לפני ביצוע גידול אורגנואידי.
כדי לפתח את מודל הגידול של העכבר, הקבעו חמש הזרקות, שכל אחת מהן מכילה ארבעה מיליון תאים שתלויים מחדש ב-Opti-MEM I, מטריצת ממברנה קרירה בבסיס ללא תוסף. להכנת ההזרקות, תחילה יש להוציא בועות אוויר מנפח המת של מזרק אינסולין U-100 המצויד במחט 28 גייג' באמצעות PBS קר. לאחר מכן טעין לאט את המזרק ב-40 מיקרוליטר של תאים ושמור את המזרקים הטעונים על קרח עד שהעכברים מורדמים.
לאחר ההכנה להזרקה, הניחו את המזרקים לצד מנורת חימום כדי לאפשר למטריצת ממברנת הבסיס להתחמם ולהגדיל את הצמיגות, ולסייע בהזרקה ובהשתלה. לאחר מכן, שים עכבר בכלוב מחומם מראש מתחת למנורת חימום כהכנה לניתוח. בצע חתך פחות מסנטימטר אחד לאורך הצד, מעל הירך של עכבר מורדם.
חתך דרך האפידרמיס והתת-עור כדי להגיע לאזור הבורסה. משכו בעדינות את השחלה על ידי איתור כרית השומן המחוברת. לאחר מכן, באמצעות מזרק מוכן, מזריקים תאים דרך כרית השומן והשחלה לשק הביובדוקטור.
החזיר בזהירות את השחלה לבורסה. סגור את שכבת השריר באמצעות תפרים לא קלועים. לאחר מכן, סגרו את חתך העור באמצעות סיכות כירורגיות.
החזירו את העכבר לכלוב המחומם ושמרו על טמפרטורת הגוף עם מנורת חימום עד שיהיו חצי מודעים, בדרך כלל ליותר מ-15 דקות. אורגנואידים שמקורם באפיתל חצוצרות פאלופ של עכברים בעלי צורה כדורית ברורה וברורה לאחר כחמישה ימים ודורשים אריזה סביב היום העשירי עד ה-12. האורגנואידים מסוג פרא הופכים לגידולים טרום-סרטניים באמצעות טכניקות הנדסה גנטית, כגון הבעה מוגזמת של הגנטיות בלנטיוויראלים או רטרוויראליים.
קווי תאי שיבוט בודדים שמקורם באורגנואידים מהונדסים גנטית ניתנים לחקר נוסף ב-vivo על ידי הזרקה לבורסה השחלתית. הגידולים בדרך כלל מגיעים לגודל של שניים עד שלושה סנטימטרים כ-60 יום לאחר ההזרקה. ובכן, אנחנו אומרים שבעצם, כפי שציינתי קודם, היתרון הכי גדול שבאופן שבו הפרוטוקול הזה עובד, כמובן, הוא ליצור מודלים סינגניים כאלה, נכון?
ומכיוון שהם סינגניים, כמו שאמרתי קודם, אפשר באמת להעריך את כל האינטראקציה בין, אתה יודע, חיה שלמה, עכבר שלם, לבין הגידול שאתה מפתח תוך כדי שליטה מוחלטת על הגנטיקה של הגידול. ולכן, כמובן, בהשוואה למודלים אחרים שבהם אולי תנסה להבין את מערכת החיסון בתוך צלחת פטרי, כמובן שיהיה מאוד קשה לשחזר את מערכת החיסון בצלחת פטרי. או אם לוקחים PDX, למשל דגימות, דגימות גידול ממטופלים שמכניסים לעכברים, כדי שזה יעבוד, העכברים לא יכולים להחזיק מערכת חיסון אחרת היא תדחה את הגידול, נכון?
אבל מכיוון שהמודל הזה סינגני, אפשר להעריך את כל האינטראקציה של כל המארח עם הגידול ובמיוחד עם מערכת החיסון, שהיא כרגע אחד התחומים החמים ביותר בתחום. אז אני באמת חושב שזה היתרון החשוב ביותר של הפרוטוקול הזה לעומת פרוטוקולים אחרים שמוצאים במקומות אחרים. למעשה, כבר השתמשנו במודלים האלה כדי לחקור תופעות מאוד מעניינות.
הייתי אומר שהדבר שמעניין אותי במיוחד כרגע הוא כיצד מערכת החיסון האדפטיבית, ממה שראינו, נראית כתורמת מרכזית לעיצוב התכונות הגנומיות, במיוחד וריאציות מספר עותקים של קרצינומות שחלות סרוציות בדרגה גבוהה, במובן שאם מערכת החיסון לא קיימת, נראה שלמעשה הגידולים האלה לא מפתחים סידורי DNA כה גדולים ומורכבים. ולכן אנחנו מנסים להבין איך זה קורה ואיך נוכל, בתקווה, להפוך את זה כדי לחזק כל סוג של טיפולים חיסוניים נגדו.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מדגים את הפיתוח של מודלים לסרטן שחלה סרוזי בדרגה גבוהה (HGSOC) באמצעות אורגנואידים של חצוצרות עכבר. הוא מספק תובנות לגבי תהליכי התסבכות גידולית (tumorigenesis) ואינטראקציות חיסוניות במודל עכבר סינגנאי, דבר החיוני לקידום חקר הסרטן.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מחקר הסרטן
- טכנולוגיית אורגנואידים
- אימונולוגיה
רקע
- קרצינומה שריאית בדרגה גבוהה של השחלה היא סיבה מובילה למקרי מוות מסרטן בקרב נשים.
- למודלים הנוכחיים חסרה היכולת לבחון ביעילות אינטראקציות בין הגידול למערכת החיסון.
- אורגנואידים מספקים סביבה ריאליסטית יותר בהשוואה לתרביות דו-ממדיות (2D) מסורתיות.
- מודלים סינגנאיים מאפשרים לחקור תגובות חיסוניות באורגניזם שלם.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול ליצירת מודלים של HGSOC מאורגנואידים המופקים מעכברים.
- בחינת תפקידו של המערכת החיסונית בהתפתחות הגידול.
- העמקת ההבנה של תהליך התומוריגנזה ושיפור אסטרטגיות טיפוליות.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- בידוד תאי אפיתל מחסנרת של עכברים לאחר הרדמה והריגה (euthanasia).
- תרבית אורגנואידים ומודיפיקציה גנטית לחיקוי HGSOC אנושי.
- הזרקת אורגנואידים שעברו מודיפיקציה לתוך הבורסה השחלאית (ovarian bursa) של עכברים סינגנאיים.
- ניטור התפתחות הגידול ואינטראקציות חיסוניות in vivo.
תוצאות עיקריות
- אורגנואידים מציגים מאפיינים גידוליים ריאליסטיים במבחנה (in vitro).
- הזרקה לעכברים מובילה להיווצרות גידול המשקף את המחלה בבני אדם.
- אינטראקציות של מערכת החיסון משפיעות באופן משמעותי על תכונות גנומיות של גידולים.
- פוטנציאל לשיפור טיפולים אימונולוגיים נגד HGSOC.
מסקנות
- פרוטוקול זה מספק כלי בעל ערך לחקר HGSOC בהקשר ביולוגי רלוונטי.
- הבנת האינטראקציות בין המערכת החיסונית לגידול עשויה להוביל לגישות טיפוליות חדשניות.
- מודלים סינגניים חיוניים למחקר סרטן מדויק ולפיתוח טיפולים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מודלים של אורגנואידים המופקים מחצוצרה של עכברים מאפשרים שחזור ברמת דיוק גבוהה של הביולוגיה של קרצינומה שרירית סרוזית בדרגה גבוהה (HGSOC) של השחלה, ובכך תומכים בהפחתת סיכונים מכניסטיים ובתיקוף מטרות בתהליכי גילוי אונקולוגיים. המערכת הסינגנית משמרת באופן ייחודי אינטראקציות בין הגידול למערכת החיסון, ובכך מספקת ביטחון חיזוי עבור אסטרטגיות של אימונו-אונקולוגיה ופיתוח ביומרקרים תרגומיים. פלטפורמה זו מקדמת קבלת החלטות לגבי תיק הפיתוח על ידי גישור בין תובנות מכניסטיות in vitro לרלוונטיות של המחלה in vivo.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר חקירה של מנגנוני התפתחות הגידול ב-HGSOC במערכת מבוקרת גנטית.
- תומך בתיקוף תפקודי של אונקוגנים מועמדים ומדכאי גידולים באמצעות הנדסה גנטית.
- מסייע בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי מידול של אינטראקציות בין הגידול למארח ובין הגידול למערכת החיסון.
- משפר את רמת הביטחון החיזוית לבחירה ותיעדוף של מטרות במחקר של סרטן השחלה.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מספקת פלטפורמת אורגנואידים תלת-ממדית חסונה לסריקה פנוטיפית כמותית של הפרעות גנטיות ופארמקולוגיות.
- מאפשרת יצירה הדירה של טומורואידים רלוונטיים למחלה לצורך פיתוח בדיקות המשך.
- תומכת בסטנדרטיזציה של תהליכי תיקוף in vitro, כולל אימונופלואורסצנציה ואנליזה גנטית.
- מכינה מערכות ביולוגיות מתוקפות להערכת תרכובות ניתנת להרחבה ולמוכנות לסריקה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאים מודלים פרה-קליניים לביולוגיה של מחלה בבני אדם על ידי שחזור הדינמיקה שבין הגידול למערכת החיסון.
- מאפשר רציפות ממחקרים מכניסטיים בשלב הגילוי להוכחת יעילות ותיקוף של סממנים ביולוגיים in vivo.
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון על ידי אספקת נתונים רלוונטיים תרגומיים לגבי התפתחות הגידול ומודולציה חיסונית.
- מאפשר חקירה של השפעת מערכת החיסון האדפטיבית על הארכיטקטורה הגנומית של הגידול.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד (Pipeline)
פרוטוקול זה, המבוסס על אורגנואידים, משלב שלבים לאורך רצף הגילוי, מלימודי מנגנונים מוקדמים ועד לתיקוף פרה-קליני in vivo, ובכך תומך בזיהוי מועמדים מובילים ובמחקר תרגומי בתיקי מחקר אונקולוגיים.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בחינת היפותזות על התחלה, התקדמות ומודולציה חיסונית של גידולים ב-HGSOC.
- סריקה: מספקת תוצאות כמותיות הניתנות לשחזור לצורך הערכת תרכובות ושיבושים גנטיים.
- אנליטיקה: מאפשרת מיצוי של חומר גנטי וקריאות של אימונופלורסצנציה לצורך ניתוח השוואתי.
- מחקר תרגומי: מגשרת בין מחקרי in vitro למחקרי in vivo, ומיישרת קו בין מודלים פרה-קליניים למאפייני מחלה קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה ניתנת לשימוש חוזר וניתנת לטיפול גנטי עבור יוזמות מתמשכות של מו"פ באונקולוגיה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף מטרות.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של תהליכי יצירת אורגנואידים ושינויים גנטיים לצורך הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס להחלטות go/no-go ומשפר את יעילות ההון על ידי אספקת נתונים רלוונטיים לטרנסלציה.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון ובקידום של נכסי אונקולוגיה.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בתרביות אורגנואידים, הנדסה גנטית ופרוצדורות in vivo בעכברים.
- נדרשת גישה למיכשור ייעודי לעיבוד רקמות, תרביות תאים והזרקה כירורגית.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין-צוותית להבטחת שחזוריות במודיפיקציה גנטית ובניתוח פנוטיפי.
- התאמה לזנים שונים של עכברים או למודלים שונים של מחלות עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- המגבלות כוללות את הצורך במאוכלסים בעלי מערכת חיסון תקינה (immunocompetent) והבדלים פוטנציאליים לעומת מיקרו-סביבות של גידולים אנושיים.
