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Cancer Research
Creazione e manutenzione di una biobanca vivente - Come lo facciamo

Research Article

Creazione e manutenzione di una biobanca vivente - Come lo facciamo

DOI: 10.3791/62065

April 10, 2021

Florian Bürtin1, Stephanie Matschos2, Friedrich Prall3, Christina S. Mullins2, Mathias Krohn2, Michael Linnebacher2

1Department of General, Visceral, Vascular and Transplantation Surgery,University Medical Center Rostock, University of Rostock, 2Molecular Oncology and Immunotherapy, Department of General, Visceral, Vascular and Transplantation Surgery,University Medical Center Rostock, 3Institute of Pathology,University Medical Center Rostock

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In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

Nel seguente lavoro, descriviamo i passaggi consecutivi necessari per la creazione di una grande biobanca di cancro colorettale e pancreatico.

Abstract

Alla luce della crescente conoscenza delle proprietà inter-individuali e dell'eterogeneità dei tumori, il campo emergente della medicina personalizzata richiede una piattaforma per la ricerca preclinica. Negli ultimi anni, abbiamo istituito una biobanca di tumori colorettali e pancreatici che comprende tessuto tumorale primario, tessuto normale, sieri, linfociti del sangue periferici isolati (PBL), xenoinnesti derivati dal paziente (PDX), nonché linee cellulari tumorali primarie e secondarie. Poiché il tessuto tumorale originale è limitato e il tasso di determinazione delle linee cellulari primarie del cancro è ancora relativamente basso, il PDX consente non solo la conservazione e l'estensione della biobanca, ma anche la generazione di linee cellulari tumorali secondarie. Inoltre, i modelli PDX hanno dimostrato di essere il modello in vivo ideale per il test preclinico dei farmaci. Tuttavia, il biobanking richiede un'attenta preparazione, linee guida rigorose e un'infrastruttura ben sintonizzata. La colectomia, la duodenopancreatectomia o i campioni di metastasi resettati vengono raccolti immediatamente dopo la resezione e trasferiti al reparto di patologia. Rispettando la priorità di un rapporto istopatologico imparziale, a discrezione del patologo presente che effettua le dissezioni, vengono raccolti piccoli pezzi tumorali e tessuto non tumorale.

Le parti necrotiche vengono scartate e il tessuto tumorale rimanente viene tagliato in piccoli cubi identici e crioconservato per un uso successivo. Inoltre, una piccola parte del tumore viene macinata e tesa per la coltura primaria delle cellule tumorali. Inoltre, i campioni di sangue prelevati dal paziente in modo pre e postoperatorio, vengono elaborati per ottenere siero e PBL. Per l'innesto PDX, gli esemplari crioconservati vengono scongelati e impiantati per via sottocutanea nei fianchi di topi immunodifesa. Il PDX risultante ricapitola strettamente l'istologia dei tumori "donatori" e può essere utilizzato per successive xenointetizzazioni o crioconservati per un uso successivo. Nel seguente lavoro, descriviamo le singole fasi di creazione, manutenzione e somministrazione di una grande biobanca di cancro colorettale e pancreatico. Inoltre, evidenziamo i dettagli cruciali e gli avvertimenti associati al biobanking.

Introduction

Negli ultimi anni, la conoscenza accumulata delle proprietà morfologiche, cliniche e genetiche dei tumori ha portato alla concezione del cancro come malattia eterogenea e individuale. Di conseguenza, la caratterizzazione mutazionale delle neoplasie, oltre alle caratteristiche cliniche e patologiche, ha acquisito importanza per il processo decisionale clinico e sono state sviluppate molte terapie mirate per varie alterazioni molecolari. Ad esempio, l'efficacia del cetuximab nel trattamento del cancro delcolon-rettopuò essere prevista dall'analisi dello stato mutazionale KRAS e PIK3CA 1 . La medicina di precisione mira a un approccio su misura per fornire la massima risposta al trattamento in ogni paziente ed evitare la tossicità delle terapie inefficaci2. Le biobanche contengono tessuti, sangue e altri materiali biologici dei pazienti oncologici, che sono collegati ai dati clinici, e quindi sono uno strumento eccellente per la ricerca traslizionale sul cancro. A causa del gran numero di campioni clinici, le biobanche consentono il rilevamento di mutazioni rare, ma potenzialmente drogabili, che offrono nuove opportunità di trattamento per ilsingolo paziente 3.

Per coprire il più ampio possibile uno spettro di ricerca oncologica, non abbiamo limitato la nostra attività sulla raccolta dei campioni da soli, ma ci siamo concentrati sulla creazione di linee cellulari tumorali derivate dal paziente e xenografti (PDX). Le linee cellulari 2D tradizionali rimangono la pietra d'angolo della ricerca in vitro e sono la scelta principale per gli screening farmacologici su larga scala4,5. Inoltre, l'analisi della linea cellulare è spesso più semplice, più economica e più facilmente disponibile. Inoltre, poiché sono disponibili linfociti del sangue periferici derivati dal paziente (PBL), anche l'immunologia tumorale può essere studiata in vitro6. Tuttavia, la maggior parte dei farmaci di nuova sviluppo con promettente efficacia preclinica in esperimenti in vitro o in vivo a base cellulare, hanno mostrato risultati deludenti negli studi clinici7. Al contrario, studi preclinici basati su studi in vivo PDX hanno rispecchiato l'attività clinica degli agenti antineoplastici molto più fedelmente8. Poiché il tessuto PDX riflette da vicino le proprietà istologiche e molecolari del tumore donatore, i modelli PDX sono un buon modo per propagare le quantità spesso molto limitate di tessuto tumorale vitale per mantenere l'integrità di una biobanca e consentire lo scambio di campioni tra gruppi di ricerca e istituzioni. Inoltre, le linee cellulari tumorali derivate dal tessuto PDX possono essere stabilite in modo significativamente più semplice rispetto alle linee cellulari primariedel cancro 9. Negli ultimi anni, il nostro gruppo di lavoro ha istituito una biobanca integrata completa per il cancro del colon-retto e del pancreas, standardizzando e ottimizzando gradualmente il flusso di lavoro per tutti i campioni biologici in questione (Figura 1).

Figure 1
Figura 1: Flusso di lavoro e organizzazione della biobanca Fare clic qui per visualizzare una versione più ampia di questa figura.

Protocol

Il seguente studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale dell'University Medical Center Rostock (II HV 43/2004, A 45/2007, A 2018-0054, A 2019-0187 e A 2019-0222). Inoltre, tutte le procedure veterinarie pertinenti sono state approvate dal Landesamt für Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern con i numeri di immatricolazione LALLF M-V/TSD/ 7221.3-2-020/17 e 7221.3-1-007/19.

1. Prerequisiti sperimentali

  1. Soddisfa diverse importanti condizioni quadro per stabilire e mantenere una biobanca.
    1. Utilizzare una clinica con un reparto chirurgico e un numero sufficiente di resezioni oncologiche insieme a un laboratorio ben attrezzato e personale accademico sufficiente. Una buona infrastruttura e un solido collegamento con un reparto di patologia che collabora sono ulteriori prerequisiti.
    2. Per la ricerca in vivo, utilizzare una struttura animale con condizioni abitative adeguate ai topi immunodifesa.
    3. Ottenere l'autorizzazione su qualsiasi ricerca su materiale derivato dal paziente da un comitato etico sanitario. Ottenere l'approvazione di qualsiasi ricerca in vivo da parte dell'autorità competente secondo le normative di legge locali.

2. Raccolta dei campioni

  1. Il giorno prima dell'intervento
    1. Valutare tutti i pazienti con cancro colorettale o pancreatico riconsestabile e/o metastasi corrispondenti per l'idoneità al biobanking. Evitare di includere casi con pretrattamento neoadiuvante, tumori molto piccoli, tumori di incerta dignità o lesioni che sono stati parzialmente resected endoscopicamente prima.
    2. Ottenere l'approvazione scritta della partecipazione del paziente durante la discussione sul consenso informato sulla procedura chirurgica. Informare tempestivamente tutti i chirurghi coinvolti, il team di laboratorio e il patologo.
  2. Acquisizione di campioni
    1. Informare tutti gli operatori della sala operatoria (OR) sulla raccolta dei tessuti per la biobanca immediatamente prima dell'inizio della procedura chirurgica.
      NOTA: È fondamentale che il tessuto non debba essere fissato in formalina. Se il tessuto è immerso nella formalina, diventa inadatto per il biobanking integrato.
    2. Preleggio di 40 ml di sangue eparinato (siringa da 2 x 20 ml) e di un tubo siero standard da 7,5 ml immediatamente dopo l'induzione anestetica e trasferimento rapidamente in laboratorio per l'isolamento della PBL e la lavorazione del siero (vedere fase 3-4).
    3. Ottenere il campione reinsediato direttamente dal tavolo operatorio, posizionarlo in un contenitore appropriato e portarlo al reparto patologico. Annotare il punto di distacco dalla circolazione, dalla resezione e dall'arrivo in patologia.
      NOTA: L'idoneità del campione per il bio banking deve essere valutata dal patologo cooperante che seziona una fetta di tumore e tessuto non maligno. Non asportate da soli parti del campione che possano compromettere la successiva relazione patologica.
    4. Posizionare entrambi i pezzi di tessuto in un tubo di polipropilene separato da 15 a 50 ml con una soluzione di stoccaggio dei tessuti da 10 a 30 mL (o DPBS) sul ghiaccio. Annotare l'ora di ricezione e trasferire immediatamente i campioni in laboratorio.
      NOTA: I seguenti passaggi del protocollo 3-6 devono essere condotti in un armadio a flusso laminare in condizioni sterili rigorose. Utilizzare tutti i liquidi a temperatura ambiente.

3. Lavorazione del siero

  1. Centrifugare il tubo del siero da 7,5 ml a 1128 x g e 4 °C per 15 minuti in una centrifuga pre-raffreddata.
  2. Aliquota 1 mL siero per tubo in criotubi pre-etichettati e congelamento in azoto liquido.

4. Isolamento della PBL per centrifugazione del gradiente di densità

NOTA: Lavorare in parallelo con ciascuna delle due siringhe da 20 ml.

  1. Riempire 20 ml di sangue eparinizzato in un tubo di polipropilene da 50 ml e aggiungere 15 ml di DPBS.
  2. Prendere 15 ml di Pancoll con una pipetta sierologica, inserire la pipetta con cura fino al fondo del tubo di polipropilene e rilasciare il Pancoll molto lentamente per formare uno strato sotto la colonna sangue / DBPS.
  3. Centrifuga a 375 x g per 15 minuti senza freno.
  4. Aspirare e trasferire lo strato di interfase opaco tra la colonna centrale e superiore di entrambi i campioni in un nuovo tubo di polipropilene da 50 ml e riempire con DPBS a 50 mL.
  5. Centrifuga a 270 x g per 15 min con freno.
  6. Aspirare e scartare il supernatante, rimescolare il pellet cellulare in 4,5 mL di mezzo congelatore.
  7. Aliquota 1,5 mL della sospensione per criotubo, chiudere saldamente i tubi e metterli in un contenitore di congelamento adatto al congelamento lento e conservare a -80 °C.

5. Lavorazione dei tessuti

NOTA: Iniziare con la generazione di campioni congelati a scatto di tumore e tessuto sano per mantenere l'integrità degli acidi nucleici.

  1. Campione di tessuto tumorale
    1. Trasferire il campione tumorale con diversi ml di soluzione di stoccaggio dei tessuti dal tubo di polipropilene a una piastra di Petri. Risciacquare con DPBS, se necessario. Evitare di toccare il campione e utilizzare due bisturi sterili per maneggiare il tessuto. Evitare l'essiccazione in qualsiasi momento.
    2. Pesare l'esemplare tumorale su una scala conveniente in un piatto separato e notare il peso del tessuto.
    3. Valutare le dimensioni, la forma e la qualità dei tessuti del tessuto tumorale prima del taglio. Mirare ad ottenere almeno un pezzo delle dimensioni di una pinhead per il congelamento a scatto e quattro cubi di circa 30 mm3 (lunghezza del bordo 3 x 3x 3 mm) ciascuno per la crioconservazione vitale. Genera il maggior numero possibile dicubi da 30 mm e 3 in quadrupli e genera un pezzo per il congelamento a scatto per 5 quadrupli. Prendi anche in considerazione che le porzioni necrotiche devono essere tagliate in modo che i cubi siano costituiti solo da tessuto vitale.
    4. Generare fette di spessore di 3 mm. Tagliare le porzioni necrotiche, distinguibili come massa gel-like o liquida, e tagliare le fette a cubetti delle due dimensioni desiderate.
      NOTA: Non scartare alcun tessuto a questo punto.
    5. Blocco a scatto
      1. Etichettare i criotubi di conseguenza (vedere il passaggio 7.7).
      2. Posizionare un piccolo pezzo di tessuto per criotubo pre-etichettato. Immergere immediatamente i campioni in azoto liquido per diversi minuti e conservare successivamente a -80 °C.
    6. Crioconservazione del tessuto vitale
      1. Etichettare i criotubi di conseguenza (vedere passaggio 7.7) e riempire ciascuno con 1,5 mL di mezzo congelatore. Posizionare il contenitore di congelamento accanto alla panchina.
        NOTA: seguire i passaggi successivi il più rapidamente possibile. Poiché il DMSO nel mezzo congelatore ha proprietà citotossiche, il tempo in cui il tessuto viene immerso nel mezzo congelatore senza un adeguato raffreddamento non deve superare i 2 minuti.
      2. Disporre i cubi da 30 mm3 in quadrupli. Spingere il tessuto necrotico e altri resti sul bordo del piatto, ma non scartarli.
      3. Raccogli i cubi con la lama bisturi e trasferisci 4 cubi per criotubo. Assicurarsi che i pezzi tumorali siano interamente immersi nel mezzo congelatore. Chiudere saldamente i tubi e metterli in un contenitore di congelamento adatto per il congelamento lento e conservare in un congelatore a -80 °C.
      4. Trasferire i criotubi in un sistema di stoccaggio adatto per la conservazione a lungo termine a -140 °C o inferiore. La documentazione nel sistema di gestione dell'inventario di laboratorio è obbligatoria.
  2. Campione di tessuto sano: Ripetere i passaggi 5.1.1. 5.1.6.4 per il campione di tessuto sano.

6. Coltura cellulare primaria

  1. Disintegrare i resti del tessuto tumorale, incluso il rottame necrotico, nella piastra di Petri con i bisturi a pezzi il più piccolo possibile.
  2. Posizionare un filtro cellulare sterile (dimensione del poro di 100 μm) sopra un tubo in polipropilene da 50 ml.
  3. Utilizzare una pipetta sierologica per aggiungere 5-10 mL di DPBS alla piastra di Petri, galleggiare i resti del tessuto e pipettare su e giù per generare una sospensione.
  4. Trasferire la sospensione con la pipetta al filtro cellulare.
  5. Ripetere i passaggi 6.3-6.4 fino a quando tutti i resti di tessuto non vengono risolti dalla piastra di Petri.
  6. Utilizzare lo stantuffo di una siringa uni-way da 20 ml per spremere la sospensione cellulare e tissutale attraverso il filtro cellulare.
  7. Risciacquare con 5-10 ml di DPBS fresco, scartare il filtro cellulare e chiudere correttamente il tubo.
  8. Centrifugare la sospensione a 180 x g per 5-10 minuti.
  9. Preparare un collagene-I prerivestito 6 piastra bene con 1,5 mL di mezzo per pozzo.
  10. Aspirare e scartare il supernatante. Resuspend il pellet in 3 mL di DPBS o mezzo e aggiungere 500 μL della sospensione ad ogni pozzo. Posizionare la piastra nell'incubatore (100% di umidità, 5% CO2, 37 °C)
  11. Monitorare quotidianamente la piastra per la crescita cellulare e la contaminazione.
    NOTA: Un'ulteriore ristrutturazione cellulare fino al punto di istituzione di una linea cellulare permanente non è descritta qui.

7. Generazione PDX

  1. Condurre esperimentii n vivo solo da persone adeguatamente qualificate che soddisfa i requisiti dell'autorità competente della vostra giurisdizione.
  2. Ospitare topi immunodifesa in condizioni specifiche esenti da agenti patogeni (SPF) che soddisfano le esigenze del ceppo di topo usato. Le misure igieniche includono gabbie ventilate individualmente, alimenti autoclavati, acqua e materiale di nidificazione, nonché una serratura d'aria di sicurezza e l'uso di dispositivi di protezione personali.
  3. Autoclave tutti gli strumenti in anticipo e utilizzare un solo set di strumenti per ogni caso tumorale per evitare la contaminazione incrociata. Maneggiare il tessuto tumorale il più asettico possibile. Tutti gli articoli in plastica nominati di seguito devono essere sterili, monouso e scartati dopo ogni intervento chirurgico.
    NOTA: Determinata con il metodo di congelamento di quattro pezzi di tessuto tumorale per criotubo, la generazione PDX richiede sempre due topi per campione, idealmente con conseguente quattro tumori PDX.
  4. Scegli il tumore primario desiderato per l'innesto tramite il sistema di gestione dell'inventario di laboratorio e trasferisci il campione (tessuto tumorale preservato in modo vitale) dal serbatoio di stoccaggio principale a un contenitore portatile di azoto liquido (è conveniente anche lo stoccaggio intermedio a -80 °C sul ghiaccio secco).
  5. Indossare dispositivi di protezione individuale prima di entrare nella sezione SPF (scrub, zoccoli, grembiule, copricapelli, maschera chirurgica e soprasostruzioni), disinfettare le mani e tutte le attrezzature.
  6. Matrigel ammollo
    1. Rimuovere il criotubo dal contenitore di azoto liquido e attendere lo scongelamento del campione.
    2. Etichettare un tubo in polipropilene da 50 ml e riempire con 35 ml di DPBS.
    3. Inclinare il criotubo su e giù e trasferire immediatamente il contenuto sul tubo di polipropilene non appena il tessuto-medio-fango può essere spostato. Risciacquare delicatamente i pezzi di tessuto tumorale, scartare il volume principale dal tubo in un vaso separato, chiudere il coperchio e mettere il tubo su-lato verso il basso, in modo che i quattro pezzi di tessuto si riunistano nel coperchio.
    4. Mettere una piastra di Petri sull'accumulatore di raffreddamento e posizionare 100 μL di Matrigel come una singola goccia al centro. Utilizzare le forcette anatomiche per trasferire i pezzi tumorali nel Matrigel. Assicurarsi che ogni pezzo sia completamente coperto con Matrigel. Incubare per 10 minuti a 4 °C.
  7. Anestesia del topo (2 topi per campione, lavorare in parallelo)
    1. Preparare uno stock di 3:1- di una soluzione anestetica di ketamina (100 mg/mL) e xiazina (20 mg/mL). La dose raccomandata è di 90/6 mg/kg di peso corporeo.
    2. Pesare il topo e redigere la soluzione anestetica necessaria in una siringa per insulina monouso.
    3. Posizionare il mouse sulla griglia della gabbia, tirare delicatamente la coda con una mano per indurre un movimento in avanti e contemporaneamente granchiare il collo con una presa di pizzico dell'altra mano. Solleva il mouse della griglia e gira la mano, in modo che la schiena dell'animale poggia sul palmo della mano. Immobilizzare una delle zampe posteriori con il mignolo e iniettare i narcotici intraperitonealmente. Rimettere il topo nella sua gabbia e attendere l'induzione narcotica.
    4. Posizionare il topo anestetizzato sulla piastra riscaldante e coprire gli occhi con unguento per evitare danni corneali. Assale la profondità dell'anestesia pizzicando delicatamente il piede posteriore del topo con forcep chirurgiche.
      NOTA: L'assenza di movimento indica narcosi profonda. Qualsiasi tipo di movimento richiede più tempo per raggiungere la profondità narcotica desiderata o una dose aggiuntiva di anestetici.
  8. Procedura chirurgica
    1. Formare una piega della pelle pizzicando il collo del mouse e iniettare il microchip per via sottocutanea con l'applicatore (Vedere il passaggio 9 per i dettagli di programmazione)
    2. Radere i fianchi del topo se necessario (i topi NMRInu/nu non richiedono la rasatura), applicare povidone-iodio con un batuffolo di cotone e utilizzare drappeggio chirurgico per creare un campo sterile.
    3. Sollevare la pelle del fianco con forcep chirurgiche, fare una piccola incisione di circa 4 mm e formare una piccola tasca sottocutanea con preparazione smussata con forbici.
    4. Metti un pezzo tumorale in ogni tasca e posizionalo all'estremità posteriore.
    5. Ritagliare l'estremità di una punta di pipetta da 100 μL e aspirare il Matrigel rimanente dalla piastra di Petri e applicarlo equamente in ogni tasca della pelle.
    6. Chiudere le ferite con semplici suture interrotte e applicare la medicazione spray.
  9. Scansiona il microchip e controlla la validità del mouse e dell'ID tumorale.
  10. Prepara una nuova gabbia con biancheria da letto fresca e materiale di nidificazione, oltre a un bastone rosicchiato. Piegare un "cuscino" con gli asciugamani di carta e posare il mouse con la testa sopraelevata sotto una lampada termica a infrarossi.
  11. Mescolare 0,25 ml di trimetopolrim/sulfamethoxazolo (400 mg/80 mg) con 100 ml di acqua potabile e somministrare tramite la bottiglia da bere. Si consideri che un topo consuma circa 150 mL per kg di peso corporeo al giorno.
    NOTA: Poiché il modello PDX sottocutaneo non è associato al dolore postoperatorio, né durante il processo di guarigione delle ferite, né durante la crescita del tumore, non è richiesta l'analgesia postoperatoria. Si prega di notare che le linee guida per il benessere degli animali della vostra istituzione / autorità potrebbero differire.
  12. Monitoraggio degli animali da esperimento
    1. Monitorare quotidianamente i topi alla ricerca di segni di angoscia. Questo può essere delegato a custodi animali qualificati.
    2. Mantenere il trattamento antibiotico postoperatorio con il suddetto dosaggio per 4 settimane. Sostituire la miscela antibiotica due volte a settimana.
    3. Misurare la dimensione del tumore almeno una volta alla settimana, idealmente quotidianamente, con una pinza (volume tumorale = 0,52 x lunghezza x larghezza x altezza [mm3]) e registrare nel database.

8. Raccolta e lavorazione PDX

  1. Raccogliere ed elaborare il tumore PDX, quando:
    La dimensione del tumore raggiunge il volume target di 1.500 mm3.
    L'animale che porta il tumore mostra segni di angoscia e / o malattia e il trattamento è inutile.
    Il tumore diventa ulcerato o penetra nella pelle del topo.
  2. Leggere il microchip per identificare il PDX corretto.
  3. Eutanasia del topo con un metodo legale (a seconda delle linee guida nazionali) come ad esempio l'asfissiazione di CO2o l'iniezione di chetamina/xiazina seguita da lussazione cervicale.
  4. Sollevare la pelle con forcende chirurgiche ai fianchi e incise con forbici Metzenbaum a pochi millimetri di distanza dal tumore.
  5. Staccare la pelle sopra il tumore con una preparazione smussata, quindi afferrare attentamente il tumore con le forcelle anatomiche e staccare il tumore dalla fascia superficiale del corpo.
  6. Risciacquare il tumore con DPBS, metterlo in una piastra di Petri e rimuovere il tessuto connettivo adiacente.
  7. A questo punto, eseguire una delle operazioni seguenti:
    1. Tagliare cubi da30 mm 3 e creare un nuovo PDX (procedere con il protocollo al punto 7.7.4).
    2. Tagliare il tumore a fette, che vengono poi trasferite in cassette istografiche e conservate in formaldeide al 4% per l'incorporamento successivo della paraffina.
    3. Conservare il tumore in un tubo con soluzione di stoccaggio dei tessuti per aggiungerlo alla biobanca (procedere con il protocollo al passaggio 3.) e/o creare linee cellulari derivate da PDX (procedere con il protocollo al passaggio 4).

9. Biobanca e gestione dei dati

  1. Assegnare un ID interno a ciascun caso tumorale secondo la tabella 1.
Posizione/nome del laboratorio entità tumorali numero di caso consecutivo specificazione numero consecutivo
C=colon-retto _Met=Metastasi
P=pancreatico _Tu=Tumore
Esempio: HROC389_Met2 = Rostock, cancro del colon-retto, caso 389, seconda metastasi

Tabella 1: Definizione dell'ID campione.

  1. Conservare il consenso del paziente in forma elettronica e cartacea insieme all'ID tumorale.
  2. Raccogli quanti più dati clinici possibili e memorizzali in modo anonimo e separato.
  3. Utilizzare un software di gestione dei dati (ad esempio Freezerworks) o altro e creare un'interfaccia con un software di stampa di etichette per generare etichette di codici a barre autoaderente resistenti alla temperatura.
  4. Aggiungere un nuovo campione aprendo il software di gestione dei dati, definire il tipo di campione e registrare le seguenti informazioni: ID tumorale, tipo di tessuto, metodo di congelamento, data, dipendente responsabile, numero di passaggio, ID mouse e affaticamento del mouse.
  5. Assegnare i campioni a posizioni specifiche nel serbatoio di stoccaggio.
  6. Tracciamento e monitoraggio di PDX (si applica al passaggio 7-8)
    1. Utilizzare una base di dati MS Access (o un sistema simile) su un dispositivo portatile abilitato bluetooth (laptop o tablet) per registrare l'ID tumorale, la data di impianto, la data di eutanasia, l'età e lo sforzo del mouse, nonché la crescita del tumore nel tempo.
    2. Collegare il lettore di microchip al dispositivo e leggere il microchip prima dell'impianto.
    3. Assegnare un ID specifico a ogni mouse; si utilizza il seguente schema: (cfr. tabella 2)
    4. Dopo l'impianto, registrare l'ID insieme alle caratteristiche del mouse nella base di dati.
    5. Riletto il microchip e controlla, se le specifiche del microchip, della base di dati e dell'etichetta del criotubo sono coerenti.
    6. Creare di conseguenza un'etichetta per ogni gabbia per topi.
      NOTA: per creare un backup fisico, attaccare le etichette del criotubo con le etichette dei microchip corrispondenti in un libretto e notare la data e la tensione del mouse.
    7. Per monitorare la crescita tumorale del singolo PDX, scansionare il microchip del mouse con il lettore collegato al dispositivo della base dati per l'identificazione e registrare la dimensione tumorale misurata dalla pinza ogni settimana.
    8. Pianificare il punto di tempo ideale della raccolta del PDX analizzando la curva di crescita del tumore.
ID tumorale Conservazione preventiva in N2 (=f) Numero passaggio (=T) numero di mouse consecutivo (=M)
Esempio: HROP12 fT0 M1 = Rostock, cancro al pancreas, caso 12, generato da tessuto primario congelato, primo passaggio, topo 1.

Tabella 2: Definizione dell'ID PDX.

Representative Results

Nelle nostre mani, il tasso di stabilimento delle colture cellulari primarie (Figura 2A & B) è stato del 12,9% in una grande serie9. La maggior parte dei tentativi di isolare le cellule tumorali espandibili da nuovi campioni chirurgici reinsediati è fallita a causa della mancanza di crescita o contaminazione precoce. Lo stabilimento della linea cellulare è stato considerato un successo dopo 3 passaggi con una crescita costante in condizioni di coltura standard (DMEM, FCS al 10%, vaso di coltura standard) e convalida della differenziazione epiteliale tramite l'analisi FACS10. Le linee cellulari derivate da tumori PDX (Figura 2C & D) hanno mostrato un tasso di stabilimento più elevato del 23,6%, dovuto anche alla possibilità di tentativi ripetitivi in contrasto con i tumori primari resected9. Tuttavia, alcune colture miste (figura 2E) non possono essere liberate dalla crescita fibroblastica o addirittura perse a causa della crescita troppo fibroblastica (Figura 2F).

Figure 2
Figura 2: Coltura cellulare. Linee cellulari tumorali primarie, derivate da una metastasi del caso di cancro del colon HROC313, passaggio 21 (A) e caso di cancro al pancreas HROP88, passaggio 5 (B). Linee cellulari tumorali derivate da PDX del colon PDX HROC285 T0 M2 (D) e pancreatico PDX HROP10 T5 M2, passaggio 4 (E). Coltura mista di fibroblasti e cellule tumorali da tumore al pancreas HROP75, passaggio 8 (C) e crescita troppo fibroblastica (F). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Considerando i cambiamenti nel protocollo di generazione PDX, i ceppi di topi utilizzati e anche gli sperimentatori nel corso di diversi anni, nonché grandi differenze nella quantità di tessuto tumorale disponibile per l'innesto, non è banale dare il tasso di successo complessivo della generazione PDX. In una serie molto recente di esperimenti di generazione PDX eseguiti da due ricercatori (S.M. e F.B.), sono stati osservati tassi di crescita primaria del 63% per il PDX colorettale (un'istologia esemplare può essere rappresentata dalla figura 3A)e del 48% per il PDX pancreatico(Figura 3B). La crescita dei linfomi murini o umani nel sito di impianto è relativamente rara, ma può imitare la crescita pdx di successo (Figura 3C). Oltre all'esame istopatologico, la concordanza tra i modelli PDX e i loro pazienti donatori è stata regolarmente confermata da una breve analisi di ripetizione tandem (STR) (Figura 3D). Ad oggi la biobanca comprende >50 colon-retto primario e >50 secondario, 3 linee cellulari tumorali pancreatiche primarie e 6 secondarie, nonché modelli >150 colorettali e 19 pdx pancreatici.

Figure 3
Figura 3: Confronto istologico rappresentativo del colon-retto (A) e del PDX pancreatico (B). Linfoma umano nel sito di impianto che imita la crescita del PDX (C). Test di identità genetica di un modello PDX (HROC430 T1 M2) al tessuto tumorale del paziente originale (HROC430Tu) mediante breve analisi di ripetizione tandem (STR). Il confronto dei nove LOCI STR, vWA, THO1, TPOX, CSF1 PO (colorante FAM) e D5S818, D13S317, D7S820, D16S539 (colorante HEX) utilizzando PCR multiplex con primer con etichetta fluorescente a seguito dell'elettroforesi capillare ha confermato la concordanza genetica del PDX e del tumore del donatore (D). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

nessuno.

Disclosures

Nel seguente lavoro, descriviamo i passaggi consecutivi necessari per la creazione di una grande biobanca di cancro colorettale e pancreatico.

Acknowledgements

Prendiamo gentilmente atto di Jenny Burmeister, la nostra assistente grafica, per la registrazione e l'editing del video. Inoltre, ringraziamo i nostri colleghi del reparto chirurgico e patologico per la collaborazione di lunga data. Ringraziamo anche Marcus Müller, responsabile della produzione dell'IT and Media Centre dell'Università di Rostock, per aver fornito le apparecchiature di registrazione audio e perfezionato la qualità del suono.

FINANZIAMENTO: La Fondazione tedesca per l'aiuto al cancro (DKH e.V.), la sovvenzione numero 108446 e il numero di sovvenzione TBI-V-1-241-VBW-084 dello stato Meclemburgo-Pomerania Anteriore hanno parzialmente finanziato questa ricerca.

Materials

Pipetta sierologica per piastra incubatore piastra riscaldante --- Numero di approvazione Numero di approvazione Pinzetta anatomica per ago P32F10010G
Bacillolo® AF; 1LBode, HartmannREF 973380provetta per
centrifuga in PP per disinfezione, 15ml; sterileGreiner Bio OneGBO Cat. No.:188271provetta da centrifuga
PP provetta da centrifuga, 50ml, sterileSarstedtNumero Ordine: 62.547.254provetta da centrifuga
BD DiscarditTM II Siringa 20mlBDREF 300296prelievo di sangue
Siero 7,5ml Sarstedt MonovetteSarstedtCodice articolo: 01.1601per prelievo di sangue
10mlSarstedtREF 86.1254.001trasferimento di liquidi
Pipetboy ratiolab® accupettaRatiolabCodice articolo: RL3200300trasferimento di liquidi
PIPETBOY acu 2Integra BiosciencesVWR Cat.No: 613-4438trasferimento di liquidi
DPBS; senza Ca & MgPan BiotechCat. No.: P04-36500lavaggio
Pancoll umanoPan BiotechCat. N.: P04-60500centrifugazione in gradiente di densità
DMEM/F12 (Dulbecco' s Modified Eagle Medium)PAN BiotechCat. N.: P04-41500Coltura cellulare
FBS Good Forte (Siero Bovino Filtrato)PAN BiotechCat. N.: P40-47500coltura cellulare
L-Glutammina 200mMPAN BiotechCat. N.: P04-80100coltivazione cellulare
Tripsina / EDTAPAN BiotechCat. No.: P10-023100Coltivazione cellulare
DMSO (Dimethyl Sulfoxid for Cell Culture)PanReac AppliChemVWR Cat.No: A3672.0250
Congelatore Medium (FCS con 10% DMSO)autocostruito---criotubo per il congelamento cellulare
- CryoPure 2mlSarstedt72380Piastra
colture cellulari a 6 pozzetti; sterile; con coperchioGreiner bio-oneCat.-No.: 657 160Petri per colture cellulari
92 x 16 mm, PS, senza cammeSarstedtCat. No.: 82.1472.001Preparazione dei tessuti
lame chirurgiche steriliB.Braun (Aesculap)REF BB510Preparazione dei tessuti
BD DiscarditTM II Siringa 10mlBDREF 309110Preparazione dei tessuti
Filtro cellulare; giallo; 100µ mFalconREF 352360preparato tissutale
CoolCellbiocisionCodice articolo: 210004contenitore di raffreddamento con -1° C/min
Dewar  nave da trasporto tipo 27 B, 2 l, 138 mmKGWCat. N.: Sistema di trasporto HT39.1
Puntale per pipetta 200µ lSarstedtREF 70.760.002Ugello filtro per trasferimento liquido
1000µ lSarstedtREF 70.762.411Pipetta per trasferimento liquidi
200µ l, gialloEppendorfCat. No.: 3121 000.082Pipetta per trasferimento liquidi
1000µ l, bluEppendorfCat. N.: 3121 000.120per trasferimento di liquidi
  BB 6220 CUHeraeusN. cat.: 51012839per la coltivazione cellulare
PRÄ ZITHERMHarry Gestigkeit GmbH---riscaldamento
Microscopio Zeiss Primo VertCarl Zeiss MicroImaging GmbHNumero di serie. 3842000839colture cellulari di imaging
Banco sterile Flusso sicuro 1,8 nuncnunc GmbH & Co. KGsterile banco di lavoro
congelatore -80° CKryotec-Kryosafe GmbH---conservazione dei campioni
Bilancia elettronica MP-300Chyo---Scale
BD Micro-fine, siringa da insulina U100BDREF 324826anestetico per iniezione
Rompun 2%; 25 mlBayer: 6293841.00.00anestesia
Ketamin 100 mg/ml, 25 mlCP-Pharma GmbH: 401650.00.00per anestesia
GES3S ReaderDatamarsnon disponibileLettore RFID
ISO-Transponder FDX-B (1,4x8mm)Peddymark---Chip RFID
Cotrim-ratiopharm®   Ampullen SF 480  mg/5  mlRatiopharmPZN-03928197antibiotico acqua potabile
Piastra riscaldante #FM-20 42x28cmDragon---heating
Lampada riscaldanteElettrico Petra, Burgau---heating
Unguento per gli occhi e il naso (5% Dexpantenolo) BepanthenBayerPZN-01578675la protezione degli occhi
B.Braun AesculapBD21 ORstrumenti chirurgici
pinzetta chirurgicaB.Braun AesculapBD50 1 Rforbici per strumenti chirurgici
B.Braun AesculapBC05 6Rper strumenti chirurgici
supportoB.Braun AesculapBH1 1 Ostrumenti chirurgici
Prolene 5-0EthiconXN8870. Materialedi sutura chirurgica
Medicazione spray permissibile con vapore acqueo OpsiteSmith& NephewREF 66004978, PZN- 02063507materiale di sutura chirurgica
Telo adesivo con aperturaBarrierREF 904622sterile OP sostituzione
di garza in tessuto Gazin®; steril; 10x10 cmLohmann& RauscherREF 18506tessuto OP sterile
Raucotupf applicatori con punta in cotoneLohmann& Applicatore RauscherREF 11969
Corning® Matrigel Membrana basale Matrix CorningN. cat.: 354234Membrana basale Matrice soluzione
di iodio Braunol (7,5g di iodio povidone)B.Braun Melsungen AGCodice articolo: 18839disinfezione
MACS® Soluzione di conservazione dei tessutiMiltenyi Biotec GmbHNumero d'ordine:130-100-008soluzione di conservazione
Formafix 4%Grimm med. Logistik GmbHCodice articolo:soluzione di fissaggio
Software FreezerworksBasicDataworks Development, Inc---organizzazione dei campioni
Stampante Zebra TLP 2844Stampante Zebra---label

References

  1. Sartore-Bianchi, A., et al. PIK3CA mutations in colorectal cancer are associated with clinical resistance to EGFR-targeted monoclonal antibodies. Cancer research. 69 (5), 1851-1857 (2009).
  2. Pauli, C., et al. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer discovery. 7 (5), 462-477 (2017).
  3. Lipson, D., et al. Identification of new ALK and RET gene fusions from colorectal and lung cancer biopsies. Nature medicine. 18 (3), 382-384 (2012).
  4. Wilding, J. L., Bodmer, W. F. Cancer cell lines for drug discovery and development. Cancer research. 74 (9), 2377-2384 (2014).
  5. Mouradov, D., et al. Colorectal cancer cell lines are representative models of the main molecular subtypes of primary cancer. Cancer research. 74 (12), 3238-3247 (2014).
  6. Klier, U., Maletzki, C., Kreikemeyer, B., Klar, E., Linnebacher, M. Combining bacterial-immunotherapy with therapeutic antibodies: a novel therapeutic concept. Vaccine. 30 (17), 2786-2794 (2012).
  7. DiMasi, J. A., Reichert, J. M., Feldman, L., Malins, A. Clinical approval success rates for investigational cancer drugs. Clinical pharmacology and therapeutics. 94 (3), 329-335 (2013).
  8. Gao, H., et al. High-throughput screening using patient-derived tumor xenografts to predict clinical trial drug response. Nature medicine. 21 (11), 1318-1325 (2015).
  9. Mullins, C. S., et al. Integrated Biobanking and Tumor Model Establishment of Human Colorectal Carcinoma Provides Excellent Tools for Preclinical Research. Cancers. 11 (10), (2019).
  10. Kuehn, F., et al. Establishment and characterization of HROC69 - a Crohn's related colonic carcinoma cell line and its matched patient-derived xenograft. Scientific reports. 6, 24671 (2016).
  11. Dangles-Marie, V., et al. Establishment of human colon cancer cell lines from fresh tumors versus xenografts: comparison of success rate and cell line features. Cancer research. 67 (1), 398-407 (2007).
  12. Gock, M., et al. Tumor Take Rate Optimization for Colorectal Carcinoma Patient-Derived Xenograft Models. BioMed research international. 2016, 11715053 (2016).
  13. Collins, A. T., Lang, S. H. A systematic review of the validity of patient derived xenograft (PDX) models: the implications for translational research and personalised medicine. PeerJ. 6, 5981 (2018).
  14. Brown, K. M., et al. Patient-derived xenograft models of colorectal cancer in pre-clinical research: a systematic review. Oncotarget. 7 (40), 66212-66225 (2016).
  15. Zhang, L., et al. The extent of inflammatory infiltration in primary cancer tissues is associated with lymphomagenesis in immunodeficient mice. Scientific reports. 5, (2015).
  16. Moyer, A. M., et al. Spontaneous murine tumors in the development of patient-derived xenografts: a potential pitfall. Oncotarget. 10 (39), 3924-3930 (2019).
  17. Prall, F., Maletzki, C., Hühns, M., Krohn, M., Linnebacher, M. Colorectal carcinoma tumour budding and podia formation in the xenograft microenvironment. PloS one. 12 (10), 0186271 (2017).
  18. Guenot, D., et al. Primary tumour genetic alterations and intra-tumoral heterogeneity are maintained in xenografts of human colon cancers showing chromosome instability. The Journal of pathology. 208 (5), 643-652 (2006).
  19. Mattie, M., et al. Molecular characterization of patient-derived human pancreatic tumor xenograft models for preclinical and translational development of cancer therapeutics. Neoplasia. 15 (10), 1138-1150 (2013).
  20. Cho, Y. B., et al. Colorectal cancer patient-derived xenografted tumors maintain characteristic features of the original tumors. The Journal of surgical research. 187 (2), 502-509 (2014).
  21. Maletzki, C., et al. Functional Characterization and Drug Response of Freshly Established Patient-Derived Tumor Models with CpG Island Methylator Phenotype. PloS one. 10 (11), 0143194 (2015).
  22. Katsiampoura, A., et al. Modeling of Patient-Derived Xenografts in Colorectal Cancer. Molecular cancer therapeutics. 16 (7), 1435-1442 (2017).
  23. Wege, A. K., et al. Humanized tumor mice--a new model to study and manipulate the immune response in advanced cancer therapy. International journal of cancer. 129 (9), 2194-2206 (2011).
  24. Herndler-Brandstetter, D., et al. Humanized mouse model supports development, function, and tissue residency of human natural killer cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (45), 9626-9634 (2017).
  25. Capasso, A., et al. Characterization of immune responses to anti-PD-1 mono and combination immunotherapy in hematopoietic humanized mice implanted with tumor xenografts. Journal for immunotherapy of cancer. 7 (1), 37 (2019).
  26. Sato, T., et al. Long-term expansion of epithelial organoids from human colon, adenoma, adenocarcinoma, and Barrett's epithelium. Gastroenterology. 141 (5), 1762-1772 (2011).
  27. Clevers, H. Modeling Development and Disease with Organoids. Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).
  28. Vlachogiannis, G., et al. Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers. Science. 359 (6378), 920-926 (2018).
  29. Gao, D., et al. Organoid cultures derived from patients with advanced prostate cancer. Cell. 159 (1), 176-187 (2014).
  30. Drost, J., Clevers, H. Organoids in cancer research. Nature reviews. Cancer. 18 (7), 407-418 (2018).
  31. Abe, Y., et al. Improved phosphoproteomic analysis for phosphosignaling and active-kinome profiling in Matrigel-embedded spheroids and patient-derived organoids. Scientific reports. 8 (1), 11401 (2018).
  32. Neal, J. T., et al. Organoid Modeling of the Tumor Immune Microenvironment. Cell. 175 (7), 1972-1988 (2018).

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