ヒト間質細胞と混合された卵巣癌細胞の同所性生着は、ヒト卵巣癌に特徴的な急速でびまん性転移行動を示すマウスモデルを提供します。このモデルでは、腫瘍細胞と間質細胞の相互作用、および腫瘍の進行と転移におけるそれらの役割の研究も可能になります。
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ヒト間質細胞と混合された卵巣癌細胞の同所性生着は、ヒト卵巣癌に特徴的な急速でびまん性転移行動を示すマウスモデルを提供します。このモデルでは、腫瘍細胞と間質細胞の相互作用、および腫瘍の進行と転移におけるそれらの役割の研究も可能になります。
卵巣がんは、早期のびまん性転移を特徴とし、診断時に女性の70%が転移性疾患を有しています。卵巣がんのエレガントなトランスジェニックマウスモデルが存在しますが、これらのマウスは高価で、腫瘍の発生に長い時間がかかります。腹腔内注射異種移植モデルはヒト間質を欠いており、卵巣がんの転移を正確にモデル化していません。患者由来異種移植片(PDX)でさえ、連続PDX継代がヒト間質の有意な損失を示しているため、ヒト間質微小環境を完全に再現していません。生理学的に関連性のある間質微小環境内でヒト卵巣がんを簡単にモデル化する能力は、満たされていないニーズです。ここでは、プロトコールは、ヒト卵巣癌細胞と患者由来癌関連間葉系幹細胞(CA-MSC)を組み合わせた同所性卵巣癌マウスモデルを示しています。CA-MSCは、間質微小環境の形成を促進し、卵巣がんの増殖と転移をサポートする間質前駆細胞です。 このモデルは早期に発症し、臨床症状を模倣して転移を拡散します。このモデルでは、卵巣がん細胞を発現するルシフェラーゼをCA-MSCと1:1の比率で混合し、NSGマウスの卵巣滑液包に注入します。腫瘍の成長と転移は、生物発光イメージングを使用して経時的に連続的に追跡されます。結果として生じる腫瘍は活発に増殖し、注射後14日までに腹部転移を形成します。マウスは、全身性疾患のマーカーとして体重の有意な減少と疾患負担の増加を経験しました。注射後30日目までに、マウスは>10%の体重減少と剖検のエンドポイント基準を満たし、マウスの100%で腹腔内転移が確認され、60%-80%の肺および実質肝転移が確認されました。まとめると、卵巣がん細胞と間質細胞の同所性生着は、ヒト卵巣がんの早期およびびまん性転移挙動を密接に模倣する腫瘍を生成します。さらに、このモデルは、卵巣がん細胞の役割を研究するためのツールを提供します:転移進行における間質細胞の相互作用。
卵巣がんは致命的な病気であり、女性のすべてのがんの死亡率は5番目に高い1。卵巣がんのほとんどの女性は進行した段階で診断され、診断時に患者の70%に転移性転移が見られます。早期転移や診断時の進行期などの要因が、この疾患で見られる高い死亡率の一因となっています。さらに、これらのユニークな疾患特性は、腹腔内への急速な疾患移動を再現するなど、卵巣癌マウスモデルの確立に課題を提起しています2,3,4。
腹膜の広がりを含む卵巣がんの病因は、多くの要素を含む支持性腫瘍微小環境(TME)の形成によって促進されます5。卵巣がんTMEの重要な構成要素の1つは、がん関連間葉系幹細胞(CA-MSC)です。CA-MSCは、卵巣がんの開始、増殖、化学療法抵抗性、および転移を促進する間質前駆細胞です6,7。CA-MSCはまた、腫瘍関連線維症を刺激し、血管新生を誘導し、免疫微小環境を変化させることを通じて、卵巣癌TMEの形成を促進します6,8,9。卵巣がんTMEにおけるCA-MSCの強力な機能を考えると、生理学的に関連する間質微小環境内でヒト卵巣がんをモデル化することは、卵巣がんの進行と転移を研究する上で重要です。
最近、トランスジェニックマウスモデルは、自然発生的な卵巣癌転移の研究において注目を集めています。しかし、トランスジェニックマウスは高価であり、転移性疾患の発症に長期にわたる経過を示します。腹腔内モデルや患者由来異種移植片(PDX)などの他の利用可能なマウスモデルは、比較的短い転移時間間隔を有するが、関連する間質微小環境10,11,12の欠如により、卵巣癌転移を完全に再現するわけではない。この課題を克服するために、この研究では、ヒト卵巣がん細胞と患者由来のCA-MSCを組み合わせた同所性卵巣がんマウスモデルを紹介します。ここで説明するモデルでは、CA-MSCと卵巣がん細胞を組み合わせると、注射後30日以内にマウスの100%に腹腔内転移が存在することからわかるように、早期およびびまん性転移を伴う腫瘍が生成されます。
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患者のサンプルは、ピッツバーグ大学のIRB(PRO17080326)によって承認されたプロトコルに従って採取されました。動物実験法は、ピッツバーグ大学の動物管理・使用委員会によって承認されたプロトコルに基づいて実施されました。
1. 患者由来がん関連間葉系幹細胞(CA-MSC)の単離とバリデーション
注: CA-MSC は、外科的に切除されたヒト卵巣がん組織 (この研究では、卵管、卵巣、および/または大網転移性沈着物を含む高悪性度の漿液性がんを使用) に由来します。CA-MSC培地は、10%熱不活化FBS、1x B27、20 ng/mL EGF、1 ng/mLヒドロコルチゾン、5 μg/mLインスリン、100 μM β-メルカプトエタノール、10 ng/mL β-FGF、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、および20 μg/mLゲンタマイシン7,13を添加したMEBM(乳腺上皮細胞基礎培地)から調製されます。
2. 卵巣がん細胞の作製
3. 同所性接種
4. 腫瘍の増殖とマウスの体重を毎週モニタリングする
5. CA-MSCの評価:腫瘍細胞転移性沈着物
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記載されているアプローチは、患者由来の間葉系幹細胞(CA-MSC)と卵巣がん細胞を卵巣滑液包に同時注入することにより、卵巣がん(特に高悪性度漿液性がん)の支持微小環境を密接に模倣しています。まず、CA-MSCは、大網が関与する外科的に切除された原発性のヒト高悪性度漿液性卵巣癌から単離されました(この実験で使用されたすべてのCA-MSCは同じ患者に由来していました)。組織サンプルをプレーティングしてから2週間後、CA-MSCは、間葉系幹細胞/多能性間葉系間質細胞について、国際細胞療法学会(ISCT)が定義した基準を満たすように試験されました。CA-MSCは患者由来の初代細胞であるため、細胞株間でわずかな形態の違いが観察されます(図1)。
OVCAR3-Luc腫瘍細胞とCA-MSCsを1:1の比率で組み合わせてNSGマウスの卵巣滑液包に同所性生着させた後、腫瘍は100%の生着率で形成されました。腫瘍の生着は、注射後7日目までにin vivo生物発光イメージングシステム(IVIS)を使用して確認されました。IVISイメージングは...
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多大な臨床および研究努力にもかかわらず、卵巣がんの治療と予防における進歩は最小限にとどまっています1。卵巣がんの進行と転移を研究するために、さまざまなマウスモデルが用いられてきたが、これらのモデルには大きな限界がある。特に、以前のマウスモデルでは、早期のびまん性腹腔内転移の特徴を含む卵巣がんの進行の自然史を完全に再現することができなかった11,12。近年の研究では、卵巣がんの間質微小環境が疾患の進行や転移に重要な役割を果たしていることが示されており6、生理学的に関連性のある間質微小環境内で卵巣がんをモデル化することは、卵巣がんマウスモデルにとって非常に有利な特徴となることが挙げられます。
ここでは、がん腫関連間葉系幹細胞(CA-MSC)を使用して卵巣間質微小環境を組み込んだ同所性卵巣がんマウスモデルを紹介...
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著者は、競合する利益を宣言しません。
組織採取にご協力いただいたGynecologic Oncology Biospecimen Program-Promarkに感謝いたします。LGCは、Tina's Wish Rising Star GrantとThe Mary Kay Foundationの支援を受けています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.05% トリプシン/0.02% EDTA | Sigma | SLCD2568 | |
| 反ヒト CD105 | BD ファーミンゲン | 560847 | |
| 反ヒト CD73 | BD ファーミンゲン | 555596 | |
| 反ヒト CD90 | BD ファーミンゲン | 561443 | |
| B27 | Gibco | 17504-044 | |
| β-FGF | Gibco | PHG0261 | |
| β-メルカプトエタノール | MP バイオメディカル | 194834 | |
| カルプロフェン | ヘンリー・シャイン | 11695-6934-1 | |
| D-ルシフェリン | パーキンエルマー | 122799 | |
| DMED | ギブコ | 11995-065 | |
| EGF | ギブコ | PHG0311 | |
| ゲンタマイシン | ギブコ | 15710072 | |
| 熱不活化FBS | Gibco | 16000069 | |
| Insulin | Gibco | 12585014 | |
| Insulin syringe | BD Pharmingen | 324704 | |
| In vivo イメージングシステム IVIS | PerkinElmer | IVIS Lumina X5 | |
| Matrigel | Corning | 354230 | |
| MEBM (乳腺上皮細胞基礎培地) | ATCC PCS-600-030 | ||
| マイコプラズマ検査キット | ABm | G238 | |
| NSGマウス | ジャクソン研究所 | 5557 | |
| OVCAR3 | ATCC | HTB-161 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Gibco | 15070063 | |
| ポリグリコール酸縫合 | ACE | 003-2480 |
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