RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
it_IT
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
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
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Nel seguente lavoro, descriviamo i passaggi consecutivi necessari per la creazione di una grande biobanca di cancro colorettale e pancreatico.
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.
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).

Figura 1: Flusso di lavoro e organizzazione della biobanca Fare clic qui per visualizzare una versione più ampia di questa figura.
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
2. Raccolta dei campioni
3. Lavorazione del siero
4. Isolamento della PBL per centrifugazione del gradiente di densità
NOTA: Lavorare in parallelo con ciascuna delle due siringhe da 20 ml.
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.
6. Coltura cellulare primaria
7. Generazione PDX
8. Raccolta e lavorazione PDX
9. Biobanca e gestione dei dati
| 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.
| 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.
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).

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.

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.
nessuno.
Nel seguente lavoro, descriviamo i passaggi consecutivi necessari per la creazione di una grande biobanca di cancro colorettale e pancreatico.
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.
| Bacillolo® AF; 1L | Bode, Hartmann | REF 973380 | provetta per |
| centrifuga in PP per disinfezione, 15ml; sterile | Greiner Bio One | GBO Cat. No.:188271 | provetta da centrifuga |
| PP provetta da centrifuga, 50ml, sterile | Sarstedt | Numero Ordine: 62.547.254 | provetta da centrifuga |
| BD DiscarditTM II Siringa 20ml | BD | REF 300296 | prelievo di sangue |
| Siero 7,5ml Sarstedt Monovette | Sarstedt | Codice articolo: 01.1601 | Pipetta sierologicaper prelievo di sangue |
| 10ml | Sarstedt | REF 86.1254.001 | trasferimento di liquidi |
| Pipetboy ratiolab® accupetta | Ratiolab | Codice articolo: RL3200300 | trasferimento di liquidi |
| PIPETBOY acu 2 | Integra Biosciences | VWR Cat.No: 613-4438 | trasferimento di liquidi |
| DPBS; senza Ca & Mg | Pan Biotech | Cat. No.: P04-36500 | lavaggio |
| Pancoll umano | Pan Biotech | Cat. N.: P04-60500 | centrifugazione in gradiente di densità |
| DMEM/F12 (Dulbecco' s Modified Eagle Medium) | PAN Biotech | Cat. N.: P04-41500 | Coltura cellulare |
| FBS Good Forte (Siero Bovino Filtrato) | PAN Biotech | Cat. N.: P40-47500 | coltura cellulare |
| L-Glutammina 200mM | PAN Biotech | Cat. N.: P04-80100 | coltivazione cellulare |
| Tripsina / EDTA | PAN Biotech | Cat. No.: P10-023100 | Coltivazione cellulare |
| DMSO (Dimethyl Sulfoxid for Cell Culture) | PanReac AppliChem | VWR Cat.No: A3672.0250 | |
| Congelatore Medium (FCS con 10% DMSO) | autocostruito | --- | criotubo per il congelamento cellulare |
| - CryoPure 2ml | Sarstedt | 72380 | Piastra |
| colture cellulari a 6 pozzetti; sterile; con coperchio | Greiner bio-one | Cat.-No.: 657 160 | piastraPetri per colture cellulari |
| 92 x 16 mm, PS, senza camme | Sarstedt | Cat. No.: 82.1472.001 | Preparazione dei tessuti |
| lame chirurgiche sterili | B.Braun (Aesculap) | REF BB510 | Preparazione dei tessuti |
| BD DiscarditTM II Siringa 10ml | BD | REF 309110 | Preparazione dei tessuti |
| Filtro cellulare; giallo; 100µ m | Falcon | REF 352360 | preparato tissutale |
| CoolCell | biocision | Codice articolo: 210004 | contenitore di raffreddamento con -1° C/min |
| Dewar nave da trasporto tipo 27 B, 2 l, 138 mm | KGW | Cat. N.: Sistema di trasporto HT39.1 | |
| Puntale per pipetta 200µ l | Sarstedt | REF 70.760.002 | Ugello filtro per trasferimento liquido |
| 1000µ l | Sarstedt | REF 70.762.411 | Pipetta per trasferimento liquidi |
| 200µ l, giallo | Eppendorf | Cat. No.: 3121 000.082 | Pipetta per trasferimento liquidi |
| 1000µ l, blu | Eppendorf | Cat. N.: 3121 000.120 | incubatoreper trasferimento di liquidi |
| BB 6220 CU | Heraeus | N. cat.: 51012839 | piastra riscaldanteper la coltivazione cellulare |
| PRÄ ZITHERM | Harry Gestigkeit GmbH | --- | riscaldamento |
| Microscopio Zeiss Primo Vert | Carl Zeiss MicroImaging GmbH | Numero di serie. 3842000839 | colture cellulari di imaging |
| Banco sterile Flusso sicuro 1,8 nunc | nunc GmbH & Co. KG | --- | sterile banco di lavoro |
| congelatore -80° C | Kryotec-Kryosafe GmbH | --- | conservazione dei campioni |
| Bilancia elettronica MP-300 | Chyo | --- | Scale |
| BD Micro-fine, siringa da insulina U100 | BD | REF 324826 | anestetico per iniezione |
| Rompun 2%; 25 ml | Numero di approvazioneBayer | : 6293841.00.00 | anestesia |
| Ketamin 100 mg/ml, 25 ml | Numero di approvazioneCP-Pharma GmbH | : 401650.00.00 | per anestesia |
| GES3S Reader | Datamars | non disponibile | Lettore RFID |
| ISO-Transponder FDX-B (1,4x8mm) | Peddymark | --- | Chip RFID |
| Cotrim-ratiopharm® Ampullen SF 480 mg/5 ml | Ratiopharm | PZN-03928197 | antibiotico acqua potabile |
| Piastra riscaldante #FM-20 42x28cm | Dragon | --- | heating |
| Lampada riscaldante | Elettrico Petra, Burgau | --- | heating |
| Unguento per gli occhi e il naso (5% Dexpantenolo) Bepanthen | Bayer | PZN-01578675 | Pinzetta anatomica perla protezione degli occhi |
| B.Braun Aesculap | BD21 OR | strumenti chirurgici | |
| pinzetta chirurgica | B.Braun Aesculap | BD50 1 R | forbici per strumenti chirurgici |
| B.Braun Aesculap | BC05 6R | agoper strumenti chirurgici | |
| supporto | B.Braun Aesculap | BH1 1 O | strumenti chirurgici |
| Prolene 5-0 | Ethicon | XN8870. Materiale | di sutura chirurgica | P32
| Medicazione spray permissibile con vapore acqueo Opsite | Smith& Nephew | REF 66004978, PZN- 02063507 | materiale di sutura chirurgica |
| Telo adesivo con apertura | Barrier | REF 904622 | sterile OP sostituzione |
| di garza in tessuto Gazin®; steril; 10x10 cm | Lohmann& Rauscher | REF 18506 | tessuto OP sterile |
| Raucotupf applicatori con punta in cotone | Lohmann& Applicatore Rauscher | REF 11969 | |
| Corning® Matrigel Membrana basale Matrix Corning | N. cat.: 354234 | Membrana basale Matrice soluzione | |
| di iodio Braunol (7,5g di iodio povidone) | B.Braun Melsungen AG | Codice articolo: 18839 | disinfezione |
| MACS® Soluzione di conservazione dei tessuti | Miltenyi Biotec GmbH | Numero d'ordine:130-100-008 | soluzione di conservazione |
| Formafix 4% | Grimm med. Logistik GmbH | Codice articolo: | soluzione di fissaggio | F10010G
| Software FreezerworksBasic | Dataworks Development, Inc | --- | organizzazione dei campioni |
| Stampante Zebra TLP 2844 | Stampante | Zebra--- | label |