進行性大腸癌を再現するマウスへの患者由来癌細胞の同所性移植
2023年2月10日
このプロトコルは免疫不全のマウスの盲腸壁の患者得られた癌細胞の同所性移植を記述する。このモデルは、進行した大腸がんの転移性疾患を再現し、肺および肝臓転移の臨床的に関連するシナリオにおける新しい治療薬の評価を可能にします。
このプロトコルは免疫不全のマウスの盲腸壁の患者得られた癌細胞の同所性移植を記述する。このモデルは、進行した結腸直腸癌の転移性疾患を再現します。ここで紹介する同所性大腸がんモデルは、患者由来のオルガノイドや患者由来の異種移植モデルでは研究できない大腸がん患者の進行性腸腫瘍および転移性疾患の臨床シナリオを再現しています。
安楽死させたマウスから、ハサミと鉗子を使用して、皮膚および周囲の非腫瘍組織から腫瘍を慎重に除去することにより、腫瘍を抽出します。摘出した腫瘍を摂氏4度のPBSに入れます。ブレードを使用して、1ミリメートルの培地を含む10センチメートルの培養プレートで腫瘍を解離します。
均質に解離したサンプルを15ミリリットルのコニカルチューブに入れます。次に、培地を5ミリリットルの最終容量に加えます。次に、消化培地をチューブに加えます。
チューブを細胞培養インキュベーター内の45度の位置に置き、摂氏37度で1時間待ちます。1時間のインキュベーション中は、15分ごとに5ミリリットルのピペットで溶液を混合します。インキュベーション後、5ミリリットルの培地を加えてよく混ぜます。
次に、滅菌済みの50ミリリットルチューブを使用して、100マイクロメートルのセルストレーナーで溶液を選別します。選別した細胞を500gで室温で10分間遠心分離します。上清を吸引し、ペレットを 3 ミリリットルの 1x RBC Lysis Buffer 溶液に再懸濁します。
室温で10分間インキュベートします。次に、3ミリリットルの培地を加え、サンプルを混合します。室温で500gで10分間遠心分離し、上清を吸引する。
ペレットを5〜10ミリリットルの培地で再懸濁し、セルカウンターを使用して細胞の総数を計算します。細胞を室温で500gで10分間遠心分離した後、10ミリリットルのPBSに再懸濁します。遠心分離を繰り返し、10ミリリットルのPBSで洗浄します。
ペレットを再懸濁して、10倍の濃度を10倍から6細胞/ミリリットルとし、よく混合して均質な細胞懸濁液を得る。次に、盲腸注射用の29gシリンジを用意します。50マイクロリットルの腫瘍細胞懸濁液をシリンジにロードし、シリンジに気泡が残っていないことを確認します。
シリンジを氷の上に置きます。まず、消毒洗剤を噴霧して拭き取るなどして手術部位を殺菌します。その後、マウス脱毛機で腹部を脱毛します。
マウスを仰臥位に置き、クロルヘキシジンまたはポビドンヨードでこすって腹部を消毒します。手術用ハサミを使用して、下腹部を縦方向に1センチメートル切開します。皮膚を慎重に横に分離して、腹膜を露出させます。
次に、盲腸を外在化するのに十分な腹膜を0.5〜1センチメートル切開します。事前にカットされた滅菌ガーゼを使用して、マウスから盲腸を慎重に分離します。処置全体を通して盲腸を生理食塩水で湿らせた。
鉗子で慎重に保持して盲腸を固定し、針を盲腸壁に表面的に導入します。ゆっくりと、50マイクロリットルの腫瘍細胞懸濁液全体を注入します。このプロセスには約 10 秒かかります。
注射後、盲腸からゆっくりと針を抜き、綿先アプリケーターで注射部位に穏やかな圧力をかけます。盲腸を生理食塩水で洗浄して破片を取り除き、盲腸を動物の腹部に戻します。5/0縫合糸を使用して腹膜を閉じ、次に5/0縫合糸を使用して腹部の皮膚を閉じます。
患者由来のがん細胞を移植したマウスの腸に同所性CRC-PDX腫瘍が観察された。盲腸のヘマトキシリン染色とエオシン染色による組織学的分析により、腫瘍細胞の存在が示されました。組織学的解析により、移植マウスの肺転移と肝転移も明らかになりました。
同所性腫瘍を保有するマウスを、ビヒクル、試験薬、または化学療法薬イリノテカンのいずれかで治療した。マイクロCTスキャン画像の解析では、ビヒクルと比較して、検査薬は腫瘍体積の減少を誘発し、イリノテカン治療との併用でさらに減少することが示されました。このモデルは、大腸癌腫瘍の転移の生物学を研究するのに役立ちます。
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概要
このプロトコルは、免疫不全マウスの盲腸壁における患者由来の癌細胞の正位置移植について説明しています。このモデルは、肺および肝臓転移の臨床的に関連するシナリオにおいて、新しい治療薬の評価を可能にする進行性大腸癌の転移性疾患を再現します。
主要な研究要素
科学分野
- 神経科学
- 腫瘍学
- 動物モデル
背景
- 進行性大腸癌は重大な健康問題です。
- 患者由来のオルガノイドなどの現在のモデルには限界があります。
- 正位置モデルは、疾患のより正確な表現を提供します。
- この研究は臨床シナリオを模倣するモデルに焦点を当てています。
研究目的
- 進行性大腸癌を研究するためのモデルを開発すること。
- 関連する生物学的文脈において治療薬を評価すること。
- 大腸癌における転移プロセスの理解を深めること。
使用された方法
- 患者由来の癌細胞をマウスに移植すること。
- 腫瘍成長をサポートするために免疫不全マウスを使用すること。
- 分析のために腫瘍を抽出し、分離すること。
- さらなる実験のために腫瘍サンプルをPBSで維持すること。
主な結果
- このモデルは進行性の転移性疾患を成功裏に再現します。
- このモデルで治療評価を行うことができます。
- 腫瘍生物学と転移に関する洞察が得られます。
- このモデルは将来の研究応用のための可能性を示しています。
結論
- 正位置モデルは大腸癌研究の貴重なツールです。
- 進行性疾患と治療反応の研究を可能にします。
- このアプローチは改善された治療戦略につながる可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Orthotopic implantation of patient-derived colorectal cancer cells in mice enables preclinical modeling of advanced metastatic disease, closely mirroring human clinical scenarios. This model supports predictive confidence in drug response evaluation and mechanistic de-risking of metastasis biology. Its translational fidelity positions it as a critical inflection point for portfolio triage and therapeutic hypothesis testing in oncology R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of metastatic mechanisms using clinically relevant tumor biology.
- Supports functional target validation by recapitulating primary and metastatic tumor growth.
- Facilitates predictive confidence in target selection for anti-metastatic therapies.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for quantitative drug efficacy screening.
- Enables reproducible assessment of tumor burden and metastatic spread using microCT imaging.
- Supports standardization of drug response assays in a disease-relevant context.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with human metastatic CRC for translational biomarker studies.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of anti-cancer agents.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on metastatic disease modeling.
Pipeline & Workflow Integration
This orthotopic CRC model bridges early discovery, lead identification, and preclinical validation by providing a robust platform for in vivo drug response and metastasis studies.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on metastatic progression and drug resistance mechanisms.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible tumor and metastasis measurements for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of treatment groups using imaging and histological endpoints.
- Translational Research: Connects preclinical findings to clinical metastatic CRC scenarios for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable in vivo platform for ongoing oncology portfolio assessment.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in metastatic CRC research.
- Operational Value: Standardizes in vivo modeling and imaging workflows for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by modeling clinically relevant disease states.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of anti-metastatic candidates for advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in surgical implantation and animal model handling.
- Demands access to microCT imaging and histological analysis infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of tumor cell preparation and injection protocols.
- Adaptation may be needed for different patient-derived cell lines or cancer subtypes.
- Model limitations include reliance on immunodeficient mice and technical variability in implantation.
