Il protocollo ha l'obiettivo di descrivere un modello murino per la generazione di recidive di leucemia linfoblastica acuta, basato sulla dinamica della risposta alla chemioterapia di induzione.
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Articolo metodologico
Il protocollo ha l'obiettivo di descrivere un modello murino per la generazione di recidive di leucemia linfoblastica acuta, basato sulla dinamica della risposta alla chemioterapia di induzione.
La leucemia linfoblastica acuta (ALL) è una neoplasia delle cellule linfoidi precursori immature e una delle neoplasie infantili più comuni. Sebbene i tassi di guarigione nella LLA pediatrica si avvicinino al 90%, la recidiva e la resistenza ai farmaci rimangono sfide. In questo contesto, lo studio della biologia del cancro in vivo è essenziale e gli xenotrapianti derivati da pazienti (PDX) che utilizzano modelli murini sono ampiamente utilizzati a questo scopo. Tuttavia, i PDX provenienti da campioni recidivanti - o confrontati con quelli diagnostici - non valutano completamente i meccanismi alla base dell'inizio e della progressione della recidiva. Questo protocollo si basa sulla generazione di recidive di B-ALL PDX nei topi, consentendo la raccolta di cellule leucemiche durante tutto il processo di acquisizione della resistenza ai farmaci. Gli animali trapiantati con cellule B-ALL PDX sono trattati con una combinazione di quattro farmaci comunemente usati nella terapia con ALL, che rappresentano meccanismi d'azione distinti: desametasone, vincristina, L-asparaginasi e daunorubicina. Dopo una fase di induzione della remissione di 4 settimane, gli animali vengono monitorati per le ricadute durante un periodo di riposo. Il ciclo di trattamento e recidiva viene ripetuto fino a quando il tempo di recidiva non si accorcia, fungendo da surrogato per l'aumento della resistenza ai farmaci in vivo. Per esplorare i meccanismi alla base della recidiva e della resistenza, le cellule leucemiche vengono raccolte prima e dopo ogni ciclo di trattamento per l'analisi fenotipica e genetica. Per convalidare il modello, sono stati testati diversi campioni pediatrici di LLA, inclusi sia quelli con risposta buona che con scarsa risposta, valutati dalla presenza di blasti nel sangue periferico dopo 7 giorni di terapia con corticosteroidi e dalla malattia minima residua (MRD) ai giorni 15, 33 e 78/96. I risultati osservati nei topi erano coerenti con i dati dei pazienti, confermando l'accuratezza del modello nell'imitare la risposta clinica alla chemioterapia. Questo approccio consente lo studio dinamico della recidiva e della resistenza ai farmaci nella B-ALL, supportando le indagini meccanicistiche e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche.
La leucemia linfoblastica acuta (ALL) è il cancro più diffuso nei bambini. Nonostante gli alti tassi di guarigione raggiunti negli ultimi decenni con una sopravvivenza globale a 5 anni che raggiunge il 90% nei paesi ad alto reddito1 e grandi sforzi nella ricerca di nuove strategie terapeutiche, nei paesi sviluppati, il 15%-20% dei pazienti ha una recidiva della malattia, per i quali il tasso di sopravvivenza varia tra il 30% e il 60% a seconda che la prima recidiva avvenga precocemente (meno di 18 mesi) o più tardi (36 mesi) dopo la diagnosi2, 3. Alla luce di ciò, la refrattaria e la ricaduta rimangono TUTTE sfide da superare. In termini di diagnosi, la LLA refrattaria si distingue dalla recidiva per la scarsa sensibilità alla chemioterapia, mentre la LLA recidivante è caratterizzata dalla recidiva della malattia dopo un periodo di remissione. Come per altri tumori, la LLA è caratterizzata da anomalie genetiche, tra cui aneuploidie, riarrangiamenti cromosomici e varie mutazioni genetiche associate a diverse risposte terapeutiche e al rischio di recidiva4. Poiché le recidive di ALL si verificano più frequentemente nei pazienti ad alto rischio, che hanno già ricevuto la chemioterapia di massima intensità, è improbabile che siano sufficienti ulteriori aggiustamenti delle dosi o delle combinazioni di farmaci. Invece, gli sforzi devono essere diretti verso l'identificazione dei meccanismi alla base della resistenza ai farmaci e della recidiva.
Alla luce di ciò, i ricercatori hanno cercato di capire come la pressione selettiva esercitata dalla chemioterapia contribuisca all'emergere di cellule resistenti. La maggior parte della letteratura esistente attribuisce la recidiva alla propagazione di un subclone maligno resistente che era già presente al momento della diagnosi5. Tuttavia, uno studio recente suggerisce l'esistenza di meccanismi alternativi, come le modificazioni epigenetiche che regolano i programmi trascrizionali, che possono anche contribuire alla recidiva6.
Uno sforzo sostanziale è stato dedicato alla creazione di modelli in vivo accurati per studiare le recidive di LLA. I topi immunodeficienti sono stati utilizzati con successo per l'attecchimento di ALL, preservando le caratteristiche originali della malattia 7,8, portando allo sviluppo di xenotrapianti derivati da pazienti (PDX). Questo modello consente l'attecchimento e la proliferazione di cellule tumorali/leucemiche originali in un microambiente compatibile. Uno dei suoi principali vantaggi è la capacità di valutare la risposta delle cellule LLA trapiantate alla chemioterapia9.
I modelli PDX sono stati utilizzati anche per imitare e studiare le recidive di LLA. Ad esempio, un protocollo sviluppato da Samuels et al.10 ha utilizzato topi diabetici/immunodeficienti combinati gravi (NOD/SCID) non obesi trapiantati con cellule leucemiche del paziente per studiare i meccanismi di resistenza a un regime chemioterapico simile all'induzione. Gli autori hanno descritto il trattamento con vincristina, desametasone, L-asparaginasi e daunorubicina (VXLD) e hanno fornito esempi del numero di cicli di trattamento e dei tempi di recidiva. Tuttavia, il modello si è concentrato sull'analisi delle cellule immediatamente dopo il trattamento - quelle che sono sopravvissute alla terapia iniziale - che probabilmente rappresentano una malattia residua minima (MRD) piuttosto che una recidiva.
Uno studio più recente ha valutato se il trattamento a breve termine del LLA trapiantata di NOD. I topi immunodeficienti Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ (NOD scid gamma, o NSG) potrebbero prevedere la recidiva nei pazienti corrispondenti11. I campioni di LLA a rischio intermedio - sia da pazienti recidivanti che non recidivanti - sono stati trapiantati nei topi e trattati con un regime simile all'induzione costituito da vincristina, desametasone e L-asparaginasi (VXL). Sono stati misurati e confrontati il tempo all'attecchimento e le recidive post-trattamento. I risultati hanno suggerito che questo modello PDX potrebbe servire come strumento prognostico per prevedere gli esiti dei pazienti. Questa scoperta supporta l'utilità dei modelli murini PDX nello studio della biologia delle recidive di LLA. Ad esempio, le cellule recidivanti potrebbero essere state esaminate in diversi momenti per scoprire i meccanismi alla base della recidiva.
In questo manoscritto, presentiamo miglioramenti al modello di topi PDX per lo studio della recidiva di B-ALL. Il nostro obiettivo è studiare la recidiva di malattia e le caratteristiche delle cellule recidivanti dopo il loro modellamento mediante chemioterapia di induzione. Un regime simile all'induzione di quattro farmaci - vincristina, desametasone, L-asparaginasi e daunorubicina - è stato standardizzato, utilizzando il ceppo di topi NSG. Questo ceppo è noto per avere limitazioni nel resistere a ripetuti cicli di chemioterapia a causa della mutazionescid Prkdc e dell'aumentata sensibilità allo stress genotossico12. Pertanto, il peso corporeo degli animali è stato monitorato come marcatore di tossicità del trattamento. Il modello di recidiva di B-ALL può essere suddiviso in tre fasi principali: (1) trapianto di cellule ALL nei topi, puntando a una soglia di attecchimento dello 0,2-1% di cellule CD45⁺ umane nel sangue periferico; (2) 4 settimane di trattamento chemioterapico, seguite da un periodo di riposo fino alla prima recidiva (R1); e (3) al rilevamento di R1, cicli di trattamento ripetuti di 1 settimana di tipo a induzione. Ricadute successive (R2, R3... RN) e viene registrato l'intervallo tra il trattamento e la recidiva (Δt). Un progressivo accorciamento di Δt è interpretato come un'indicazione di resistenza ai farmaci acquisita. Nell'ambito di indagini più approfondite sui meccanismi di recidiva, le cellule B-ALL possono essere raccolte prima e dopo le diverse fasi del protocollo. È importante sottolineare che, a seconda del tempo che intercorre tra l'insorgenza della recidiva e il recupero cellulare, i meccanismi intrinseci di questo fenomeno potrebbero non essere conservati. Alla luce di ciò, è estremamente importante che le cellule di recidiva vengano raccolte rapidamente dopo la conferma della recidiva. Le cellule raccolte possono essere utilizzate per future analisi fenotipiche e genetiche, tra cui valutazioni della dinamica del ciclo cellulare, della migrazione cellulare, della frequenza cellulare che inizia la leucemia, delle alterazioni cromosomiche e delle modificazioni epigenetiche, tra le altre.
Ai fini di questo articolo, ci concentreremo sulla descrizione del modello murino di recidiva. Verranno fornite informazioni dettagliate per le tre fasi sperimentali: trapianto, trattamento fino alla prima recidiva (R1) e trattamento ciclico fino a recidive multiple (R2, R3...). Speriamo che questo modello consenta ai ricercatori di generare cellule B-ALL resistenti alla chemioterapia da diversi sottotipi, consentendo un'indagine più approfondita sui cambiamenti cellulari e molecolari associati alla recidiva. In definitiva, ciò può contribuire a una migliore comprensione dei meccanismi di resistenza e facilitare lo sviluppo di terapie più efficaci e personalizzate.
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Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti secondo le normative e le linee guida etiche della Comissão de Ética no Uso de Animais del Centro Infantil Boldrini (CEUA/Boldrini 0047-2024). I campioni di leucemia utilizzati in questo studio sono stati ottenuti da fiale bio-bancarie di pazienti trattati presso il Centro Infantil Boldrini, che hanno consentito l'uso delle loro cellule attraverso un modulo di consenso informato. Il progetto è stato approvato dal Comitato Etico Istituzionale (CAAE 34601120.7.0000.5376).
1. Trapianto di cellule leucemiche e monitoraggio dell'attecchimento
2. Trattamento dei topi
3. Cicli ripetuti di trattamento fino alla comparsa di cellule resistenti
4. Recupero delle cellule leucemiche attraverso il prelievo di organi
5. Isolamento di cellule leucemiche mediante centrifugazione in gradiente
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Nell'ambito dei nostri studi, sono stati selezionati campioni di LLA a cellule B precursori da due gruppi di pazienti: uno che ha mostrato una risposta favorevole, determinata dall'assenza di cellule leucemiche nel sangue periferico del giorno 8 e dall'assenza di cellule leucemiche residue nel midollo osseo ai giorni 15, 33 e 78/96. L'altro gruppo era formato da LLA che corrispondevano ai sottogruppi molecolari dei precedenti, ottenuti da pazienti che ave...
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Comprendere i meccanismi biologici alla base delle malattie neoplastiche è essenziale per lo sviluppo di terapie più efficaci e per migliorare gli esiti dei pazienti. In condizioni come la leucemia linfoblastica acuta pediatrica, questi approcci investigativi non sono solo rilevanti per aumentare i tassi di guarigione, ma hanno anche un valore particolare per i pazienti in cui i trattamenti standard hanno raggiunto i limiti di intensità e tollerabilità terapeutica. Nel contesto della rec...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Ringraziamo il Centro Infantil Boldrini e tutti i pazienti che hanno donato i loro campioni per lo studio. Manuella M. Hoff ha ricevuto una borsa di studio dal Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) dalla São Paulo Research Foundation (FAPESP, 2024/ 03383-2). José A. Yunes ha ricevuto una borsa di studio per la produttività dal Consiglio nazionale per lo sviluppo tecnologico e scientifico (CNPq, 308399/2021-8). Questo lavoro è stato sostenuto da finanziamenti per la ricerca del Ministero della Salute brasiliano dal programma PRONON (Programa Nacional de Apoio à Atenção Oncológica, NUP 25000.211174/2019-45).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1 mL siringa | BD | #309628 | Prelievo di organi |
| 10 mL di acqua sterile per iniezione | Halex Istar Indú stria Farmaceutica LTDA | https://www.medstoremaringa.com.br/produtos/agua-destilada-10ml-pack-c-5un-isofarma/ | Ricostituzione della droga |
| Soluzione di lisi 10X per globuli rossi | BioLegend | #420302 | Elaborazione dei campioni di sangue dei topi |
| Analizzatore di celle a 5 canali | BD in Biologia | 658226R1 | Citometro di flusso |
| Filtro a celle da 70 uM | Falcom | #352350 | Prelievo di organi |
| Maleato acepromazino Inj | Vetnil LTDA | https://vetnil.com.br/produto/acepran-r-1 | Anestesia dei topi |
| APC anti-umano CD45 - isotipo di topo IgG1 - clone HI30 | BioLegend | #304037 | Colorazione linfocitaria |
| Asparaginasi 10000 U | Aginasi/medac | #88660100 | Trattamento con topi |
| Brilliant-Violet 605 anti-mouse CD45 - isotipo mouse IgG2 - clone 30-F11 | BioLegend | #103139 | Colorazione linfocitaria |
| Daunorubicin | Farmarin | #116880025 | Trattamento con topi |
| Desametasone | Aqu&acuto; | #00000066 | Trattamento con topi |
| Dimetilsolfossido | Sigma-Aldrich | #589569 | Crioconservazione dei linfociti |
| Ago usa e getta - 0,60 x 25 mm (23G x 1' ’) | BD | #300388 | Prelievo di organi |
| Lancetto esterile usa e getta | Yancheng Huida Medical Instruments | https://www.cralplast.com.br/produto/lanceta-manual/ | Raccolta del sangue dei topi |
| Acido etilendiatitraticico | Tecnologie vitali | #15576-O28 | Soluzione EDTA |
| Siero bovino fetale | Cultilab | #F083 | Crioconservazione dei linfociti |
| Analisi del software per citometria a flusso - Versione 10.10.0 | BD in Biologia | https://www.flowjo.com/ | Analisi della citometria a flusso |
| Analisi del software per grafici e grafici - Versione 9.5.1 | Dotmatics | https://www.graphpad.com/features | Grafico e analisi |
| Siringa per insulina con ago attaccato 1mL FX 12,7 mm X 0,33 mm | Descarpack | e0342101 | Trapianto di topi e somministrazione dei farmaci |
| Ketamine Inj | Sespo Indú stria e Comé rcio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/dopalen-pecuaria/ | Anestesia dei topi |
| Piattaforma chirurgica multifunzionale per roditori | Kent Scientific Corporation | https://www.kentscientific.com/products/surgisuite/ | Interventi chirurgici sui topi |
| PE anti-umano CD19 - isotipo di topo IgG1 - clone di HIB19 | BioLegend | #302208 | Colorazione linfocitaria |
| Cloruro di potassio | Sigma-Aldrich | P3911-1KG | Soluzione PBS |
| Dibase fosfato di potassio | Sigma-Aldrich | P0662-1KG | Soluzione PBS |
| Reagente per l'isolamento dei linfociti | Cytiva | #17-1440-02, pacchetto da 6 e volte; 100 Ml | Isolamento dei linfociti dagli organi prelevati |
| Cloruro di sodio | Sigma-Aldrich | S9888-1kg | Soluzione PBS |
| Fosfato di sodio dibasico | Sigma-Aldrich | S9763-1KG | Soluzione PBS |
| Pinzette per dissezione anatomica sterile - 12 cm ABC 0170 | Lab Lí Der | 120 | Procedure chirurgiche sui topi |
| Forbici sterili 12 cm - ABC 0321 | Lab Lí Der | 136 | Procedure chirurgiche sui topi |
| Vincristine | Libbs | #7896094208483 | Trattamento con topi |
| Xylazine Inj | Sespo Indú stria e Comé rcio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/anasedan-10-ml-bovinos-e-equinos/ | Anestesia dei topi |
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