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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
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
다음 작업에서는 대장암과 췌장암의 대형 바이오뱅크 설립에 필요한 연속적인 단계를 설명합니다.
암의 개별 적인 속성 및 이질성에 관하여 증가하는 지식의 관점에서, 개인화한 약의 신흥 필드는 전임상 연구를 위한 발판이 필요합니다. 최근 몇 년 동안, 우리는 1 차종양 조직, 정상 조직, 세라, 고립 된 말초 혈액 림프구 (PBL), 환자 유래 제노 이식 (PDX), 뿐만 아니라 1 차 및 이차 암 세포주로 구성된 대장암 및 췌장암의 바이오 뱅크를 설립했습니다. 원래 종양 조직이 제한되어 있고 1차 암 세포주의 확립속도가 여전히 상대적으로 낮기 때문에, PDX는 바이오뱅크의 보존 및 확장뿐만 아니라 이차암 세포주의 생성을 허용한다. 또한 PDX 모델은 전임상 약물 검사를 위한 이상적인 생체 내 모델로 입증되었습니다. 그러나 바이오뱅킹은 신중한 준비, 엄격한 지침 및 잘 조율된 인프라가 필요합니다. 콜절제술, 십이지장 생성 절제술 또는 절제된 전이 표본은 절제 직후 수집되어 병리학 부서로 옮겨질 수 있습니다. 해부를 수행하는 출석 병리학자의 재량에 따라 편견없는 조직 병리학 보고서의 우선 순위를 존중하는 것은 작은 종양 조각 및 비 종양 조직을 수확합니다.
괴사 부품은 버려지고 나머지 종양 조직은 작고 동일한 큐브로 절단되고 나중에 사용하기 위해 냉동 보존됩니다. 추가적으로, 종양의 작은 부분은 1 차적인 암 세포 배양을 위해 다진 및 긴장됩니다. 추가적으로, 수술 전 및 수술 후 환자에게서 뽑아낸 혈액 샘플은 혈청 및 PBL을 얻기 위하여 처리됩니다. PDX 이식의 경우, 냉동 보존 된 표본은 면역 결핍 마우스의 측면으로 해동되고 이식됩니다. 결과 PDX는 "기증자" 종양의 역사학을 밀접하게 재구성하고 후속 xenografting 또는 나중에 사용하기 위해 냉동 보존에 사용될 수 있습니다. 다음 작업에서, 우리는 대장암과 췌장암의 큰 바이오 뱅크의 생성, 유지 보수 및 관리의 개별 단계를 설명합니다. 또한 바이오뱅킹과 관련된 중요한 세부 사항과 주의 사항을 강조합니다.
최근 몇 년 동안, 암의 형태학, 임상 및 유전 적 특성에 대한 축적 된 지식은 이질성, 개별 질환으로 암의 개념으로 이어졌습니다. 결과적으로, 신생물의 돌연변이 특성화는 임상 및 병리학적 특징 외에도 임상 의사 결정에 중요성을 얻고 있으며 다양한 분자 변경을 위해 많은 표적 치료법이 개발되었습니다. 예를 들어, 대장암 치료에서 세툭시맙의 효능은 KRAS 및 PIK3CA 돌연변이 상태1의분석에 의해 예측될 수 있다. 정밀 의학은 각 환자에서 가장 높은 치료 반응을 제공하고 불부한 치료법2의독성을 피하기 위해 맞춤형 접근 방식을 목표로합니다. 바이오뱅크에는 임상 데이터와 연결된 암 환자의 조직, 혈액 및 기타 생물학적 물질이 포함되어 있어 번역암 연구를 위한 훌륭한 도구입니다. 많은 수의 임상 샘플로 인해 바이오뱅크는 희귀하지만 잠재적으로 약물이 가능한 돌연변이의 검출을 가능하게 하며, 이는 개별 환자에게 새로운 치료 기회를제공한다 3.
가능한 한 광범위하게 종양학 연구 스펙트럼을 커버하기 위해, 우리는 단독으로 견본 수확에 우리의 활동을 억제하지 않았습니다, 그러나 환자 유래암 세포주 및 xenografts (PDX)의 설치에 집중했습니다. 전통적인 2D 세포주 체외 연구의 코너 돌 남아 있으며 대규모 약물스크리닝4,5에대한 최고의 선택이다. 또한, 세포주 분석은 종종 더 쉽고 저렴하며 더 쉽게 사용할 수 있습니다. 또한, 환자 유래 말초 혈액 림프구(PBL)가 가능하기 때문에 종양 면역학도 시험관 6에서연구될 수 있다. 그러나, 시험관 내 또는 생체 내 실험에 기반한 세포에서 유망한 전임상 효과성을 가진 새로 개발된 약물의 대다수는 임상 시험7에서실망스러운 결과를 보였다. 대조적으로, 생체 내 PDX에 기초한 전임상 연구는 훨씬 더 충실하게 항신성형제의 임상 활성을 반영하였다8. PDX 조직은 기증자 종양의 조직학적 및 분자 특성을 밀접하게 반영하기 때문에 PDX 모델은 바이오 뱅크의 무결성을 유지하고 연구 그룹과 기관 간의 샘플 교환을 허용하기 위해 종종 매우 제한된 양의 실행 가능한 종양 조직을 전파하는 좋은 방법입니다. 더욱이, PDX 조직에서 유래된 암 세포주9보다 훨씬 쉽게 확립될 수있다. 최근 몇 년 동안, 우리의 워킹 그룹은 문제의 모든 생물학적 샘플에 대한 작업 흐름을 단계별 표준화 및 최적화하여 포괄적 인 통합 대장암 및 췌장암 바이오 뱅크를 설립했습니다(그림 1).

그림 1: 바이오뱅크의 워크플로우 및 조직은 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
다음 연구는 대학 의료 센터 Rostock의 기관 검토 위원회에 의해 승인되었습니다 (II HV 43/2004, A 45/2007, A 2018-0054, A 2019-0187 및 A 2019-0222). 또한, 모든 수의학 관련 절차는 등록 번호 LALLF M-V /TSD / 7221.3-2-020/17 및 7221.3-10에 따라 Landesamt für Landwirtschaft, Lebensmittelsicheit und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern에 의해 승인되었습니다.
1. 실험 전제 조건
2. 샘플 컬렉션
3. 세럼 가공
4. 밀도 그라데이션 원심분리에 의한 PBL 분리
참고: 20mL 주사기 2개와 평행하게 작업합니다.
5. 조직 처리
참고: 핵산의 무결성을 유지하기 위해 종양과 건강한 조직의 스냅 냉동 샘플 생성부터 시작합니다.
6. 1 차 세포 배양
7. PDX 세대
8. PDX 수확 및 가공
9. 바이오뱅크 및 데이터 관리
| 실험실 위치/이름 | 암 엔티티 | 연속 케이스 번호 | 사양 | 연속 번호 |
| C=대장 | _Met=전이 | |||
| P=췌장 | _Tu=종양 | |||
| 예: HROC389_Met2 = 로스토크, 대장암, 케이스 389, 제2 전이 | ||||
표 1: 샘플 ID의 정의입니다.
| 종양 ID | N2의 이전 저장소(=f) | 통로(=T) 번호 | 연속 마우스(=M) 번호 |
| 예: HROP12 fT0 M1 = 로스톡, 췌장암, 케이스 12, 냉동 1차 조직, 첫 번째 통로, 마우스 1로부터 발생한다. | |||
표 2: PDX ID의 정의입니다.
우리 손에는 1차 세포 배양(그림 2A&B)의설립률은 대형 시리즈9에서12.9%였다. 새로운 외과 절제 된 표본에서 확장 가능한 종양 세포를 분리 하는 시도의 대부분은 성장 또는 초기 오염의 부족으로 인해 실패. 세포주 설립은 표준 배양 조건(DMEM, 10% FCS, 표준 배양 용기)에서 꾸준한 성장을 이한 3개 통로와 FACS 분석을 통한 상피 분화검증(10)에성공한 것으로 간주되었다. PDX종양(도 2C & D)에서유래한 세포주들은 23.6%의 높은 확립율을 보였으며, 이는 또한 1차 절제된 종양9과는 대조적으로 반복적 시도의 가능성 때문이기도 하다. 그러나, 일부 혼합배양(도 2E)은섬유아세포 성장에서 해방될 수 없거나 섬유아세포 과성장(도2F)으로인해 손실되기도 한다.

그림 2: 세포 배양. 1차 암 세포주, 대장암 케이스 HROC313의 전이로부터 유래된, 통과 21(A) 및 췌장암 케이스 HROP88, 통로 5(B). PDX 유래 암 세포주 결장 PDX HROC285 T0 M2 (D) 및 췌장 PDX HROP10 T5 M2, 통로 4 (E). 췌장암 HROP75, 통로 8 (C) 및 섬유 아세포 과성장 (F)에서 섬유 아세포 및 암세포의 혼합 배양. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
PDX 생성 프로토콜의 변화를 고려하면, 마우스 균주 사용 및 또한 몇 년 동안 실험자, 이식에 사용할 수있는 종양 조직의 양에 큰 차이뿐만 아니라, PDX 생성의 전반적인 성공률을 제공하는 것은 사소한 일이 아니다. 최근 2명의 연구원(S.M 및 F.B.)에 의해 수행된 PDX 세대 실험의 아주 최근 시리즈에서, 대장 PDX에 대한 63%의 1차 성장률(그림 3A에서예시적인 히스토릭이 묘사될 수 있음) 및 췌장 PDX(그림3B)의경우 48%가 관찰되었다. 이식 부위에서 뮤린 또는 인간 림프종의 자라나는 것은 비교적 드물지만 성공적인 PDX 아웃성장을 모방할 수있습니다(도 3C). 조직 병리학 검사 외에도 PDX 모델과 기증자 환자 간의 일치는 짧은 탠덤 반복 (STR) 분석(그림 3D)에의해 정기적으로 확인되었습니다. 현재까지 바이오뱅크는 >50초및 >50초, 3차 및 6차 췌장암 세포주와 >150대장 및 19개의 췌장 PDX 모델로 구성된다.

그림 3: 대장(A) 및 췌장 PDX(B)의 대표적인 조직학적 비교. PDX 아웃성장을 모방하는 이식 부위의 인간 림프종(C). PDX 모델(HROC430 T1 M2)의 유전자 ID 검사는 짧은 탠덤 반복(STR) 분석에 의하여 원래 환자 종양 조직(HROC430Tu)에 대한 것이다. 9개의 STR loci, vWA, THO1, TPOX, CSF1 PO(FAM 염료) 및 D5S818, D13S317, D7S820, D16S539(HEX 염료)의 비교는 모세관 및 소형성 전기포에 따른 다중PCR을 이용한 멀티플렉스 PCR을 사용하여 유전자검사(유전자펜소)를 확인하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
없음.
다음 작업에서는 대장암과 췌장암의 대형 바이오뱅크 설립에 필요한 연속적인 단계를 설명합니다.
우리는 비디오의 녹음 및 편집에 대한 제니 버마이스터, 우리의 그래픽 조수를 인정합니다. 또한, 우리는 오랜 협력에 대한 외과 및 병리학 부서의 동료에게 감사드립니다. 또한 로스토크 대학교 IT 미디어 센터의 프로덕션 매니저인 마커스 뮐러(Marcus Müller)에게 오디오 녹음 장비를 제공하고 음질을 개선해 주신 것에 대해 감사드립니다.
자금 조달: 독일 암 원조 재단 (DKH e.V.), 교부금 번호 108446, 주 메클렌 부르크 - Vorpommern에서 번호 TBI-V-1-241-VBW-084를 부여 부분적으로이 연구에 자금을 지원.
| 바실롤&레지; 심방세동; 1L | Bode, Hartmann | REF 973380 | 소독 |
| PP 원심 분리기 튜브, 15ml; 멸균 | Greiner Bio One | GBO Cat. 아니오.:188271 | 원심분리기 튜브 |
| PP 원심분리기 튜브, 50ml, 멸균 | Sarstedt | 주문 번호: 62.547.254 | 원심분리기 |
| 튜브 BD DiscarditTM II 주사기 20ml | BD | REF 300296 | 채혈 |
| 세럼 7,5ml Sarstedt Monovette | Sarstedt | 품목 번호: 01.1601 | 혈액 채취 |
| 혈청학 피펫 10ml | Sarstedt | REF 86.1254.001 | 액체 전달 |
| Pipetboy ratiolab® accupetta | Ratiolab | 품목 번호: RL3200300 | 액체 전달 |
| PIPETBOY acu 2 | Integra Biosciences | VWR Cat.No: 613-4438 | 액체 전달 |
| DPBS; Ca & 제외 Mg | 팬 생명 공학 | 고양이 벽지 번호 : P04-36500 | |
| 세척 Pancoll human | Pan Biotech | Cat. 번호: P04-60500 | 밀도 구배 원심분리 |
| DMEM/F12 (Dulbecco' s Modified Eagle Medium)PAN | Biotech | Cat. 번호: P04-41500 | 세포 배양 |
| FBS Good Forte (Filtrated Bovine Serum) | PAN Biotech | Cat. 번호: P40-47500 | 세포 배양 |
| L-글루타민 200mM | PAN 생명공학 | 고양이. 번호: P04-80100 | 세포 배양 |
| 트립신 / EDTA | PAN 생명공학 | Cat. 번호: P10-023100 | 세포 배양 |
| DMSO(세포 배양용 디메틸 설폭시드) | PanReac AppliChem | VWR Cat.No: A3672.0250 | 세포 동결 |
| 냉동 매체(10% DMSO가 포함된 FCS) | 자체 제작 | --- | 세포 동결 |
| cryotube- CryoPure 2ml | Sarstedt | 72380 | 세포 동결 |
| 6-웰 세포 배양 플레이트; 멸균; 뚜껑 포함 | Greiner bio-one | Cat.-No.: 657 160 | 세포 배양 |
| 페트리 접시 92 x 16 mm, PS, 캠 없음 | Sarstedt | Cat. 번호 : 82.1472.001 | 조직 준비 |
| 멸균 수술 용 블레이드 | B.Braun (Aesculap) | REF BB510 | 조직 준비 |
| BD DiscarditTM < / sup>II 주사기 10ml | BD | REF 309110 | 조직 준비 |
| 세포 여과기; 노란색; 100µ m | Falcon | REF 352360 | 조직 준비 |
| CoolCell | biocision | 품목 번호: - | 1°의 210004 냉각 용기; C/min |
| 듀어 운송 선박 유형 27 B, 2 l, 138 mm | KGW | Cat. 아니오: HT39.1 | 수송 체계 |
| 피펫 끝 200µ l | Sarstedt | REF 70.760.002 | 액체 이동 |
| 여과기 끝 1000µ l | Sarstedt | REF 70.762.411 | 액체 이동 |
| 피펫 200µ l, 노란색 | Eppendorf | Cat. 번호: 3121 000.082 | 액체 전달 |
| 피펫 1000µ l, 블루 | Eppendorf | Cat. 번호: 3121 000.120 | 액체 이송 |
| 인큐베이터 BB 6220 CU | Heraeus | Cat.-No.: 51012839 | 세포 배양 |
| 가열판 PRÄ ZITHERM | Harry Gestigkeit GmbH | --- | 가열 |
| 현미경 Zeiss Primo Vert | Carl Zeiss MicroImaging GmbH | 일련 번호.3842000839 | 이미징 세포 배양 |
| 멸균 벤치 Safe flow 1.8 nunc | nunc GmbH & Co. KG | --- | 멸균 작업대 |
| 냉동고 -80° C | Kryotec-Kryosafe GmbH | --- | sample storage |
| Electronic balance MP-300 | Chyo | --- | Scale |
| BD Micro-fine, U100 insulin syringe | BD | REF 324826 | injection aneesthetic |
| Rompun 2%; 25ml | Bayer | 승인 번호: 6293841.00.00 | 마취제 |
| Ketamin 100 mg/ml, 25ml | CP-Pharma GmbH | 승인 번호: 401650.00.00 | 마취 |
| GES3S 리더 | Datamars | 사용할 수 없음 | RFID 리더 |
| ISO-트랜스폰더 FDX-B (1,4x8mm) | Peddymark | --- | RFID 칩 |
| Cotrim-ratiopharm® 암풀렌 SF 480 마그네슘/5 ml | Ratiopharm | PZN-03928197 | 항생제 식수 |
| 가열판 #FM-20 42x28cm | 드래곤 | --- | |
| 난방 램프 | 전기 Petra, Burgau | --- | 눈 |
| 과 코용 연고 (5 % Dexpanthenol) Bepanthen | Bayer | PZN-01578675 | 눈 보호 |
| 해부학 핀셋 | B.Braun Aesculap | BD21 OR | 수술 기구 |
| 수술용 핀셋 | B.Braun Aesculap | BD50 1 R | 수술용 기구 |
| 가위 | B.Braun Aesculap | BC05 6R | 수술용 기구 |
| 바늘 홀더 | B.Braun Aesculap | BH1 1 또는 | 수술 기구 |
| Prolene 5-0 | Ethicon | XN8870. P32 | 외과용 봉합사 재료 |
| 반대편 수증기 투과성 스프레이 드레싱 | Smith& 조카 | REF 66004978, PZN- 02063507 | 외과용 봉합사 재료 |
| 접착 조리개 드레이프 | 장벽 | REF 904622 | 멸균 OP 조직 |
| 거즈 스왑 Gazin>; 멸균; 10x10cm | Lohmann& Rauscher | REF 18506 | 멸균 OP 티슈 |
| Raucotupf 코튼 팁 애플리케이터 | Lohmann& Rauscher | REF 11969 | 애플리케이터 |
| Corning® Matrigel Basement Membrane Matrix | Corning | Cat.-No.: 354234 | Basement Membrane Matrix |
| 요오드 용액 Braunol (7,5g povidone iodine) | B.Braun Melsungen AG | 품목 번호: 18839 | desinfection |
| MACS® 조직 보관 솔루션 | Miltenyi Biotec GmbH | 주문 번호:130-100-008 | 보관 솔루션 |
| Formafix 4% | Grimm med. Logistik GmbH | 품목 번호: F10010G | 고정 솔루션 |
| Software FreezerworksBasic | Dataworks Development, Inc | --- | sample organization |
| Zebra TLP 2844 프린터 | Zebra | --- | 라벨 프린터 |