전임상 모델은 암 생물학에 대한 지식을 발전시키고 치료 효능을 예측하는 것을 목표로 합니다. 이 논문은 종양 조직 조각이 있는 제브라피쉬 기반 환자 유래 이종이식(zPDX)의 생성에 대해 설명합니다. zPDX는 화학 요법으로 치료되었으며, 이식 된 조직의 세포 사멸 측면에서 치료 효과를 평가했습니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
전임상 모델은 암 생물학에 대한 지식을 발전시키고 치료 효능을 예측하는 것을 목표로 합니다. 이 논문은 종양 조직 조각이 있는 제브라피쉬 기반 환자 유래 이종이식(zPDX)의 생성에 대해 설명합니다. zPDX는 화학 요법으로 치료되었으며, 이식 된 조직의 세포 사멸 측면에서 치료 효과를 평가했습니다.
암은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나이며 많은 유형의 암 발병률이 계속 증가하고 있습니다. 선별, 예방 및 치료 측면에서 많은 진전이 이루어졌습니다. 그러나 암 환자의 화학감수성 프로파일을 예측하는 전임상 모델은 아직 부족하다. 이 격차를 메우기 위해 생체 내 환자 유래 이종이식 모델을 개발하고 검증했습니다. 이 모델은 수정 후 2일째의 제브라피쉬 (Danio rerio) 배아를 기반으로 했으며, 이는 환자의 수술 표본에서 채취한 종양 조직의 이종이식 단편의 수용자로 사용되었습니다.
또한 종양 거동 및 치료에 대한 반응 분석 측면에서 중요한 종양 미세 환경을 유지하기 위해 바이옵틱 샘플이 소화되거나 분해되지 않았다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 이 프로토콜은 원발성 고형 종양 외과적 절제술에서 제브라피쉬 기반 환자 유래 이종이식(zPDX)을 확립하는 방법을 자세히 설명합니다. 해부병리학자가 스크리닝한 후 메스 칼날을 사용하여 표본을 해부합니다. 괴사 조직, 혈관 또는 지방 조직을 제거한 다음 0.3mm x 0.3mm x 0.3mm 조각으로 자릅니다.
그런 다음 조각은 형광으로 표지되고 제브라피쉬 배아의 perivitelline 공간에 이종 이식됩니다. 많은 수의 배아를 저렴한 비용으로 처리할 수 있어 여러 항암제에 대한 zPDX의 화학민감도에 대한 생체 내 고처리량 분석이 가능합니다. 공초점 이미지는 대조군과 비교하여 화학 요법 치료에 의해 유도된 세포사멸 수준을 감지하고 정량화하기 위해 일상적으로 획득됩니다. 이종이식 시술은 하루 만에 완료할 수 있어 공동 임상 시험을 위한 치료 스크리닝을 수행할 수 있는 합리적인 시간 창을 제공하기 때문에 상당한 시간 이점이 있습니다.
임상암 연구의 문제점 중 하나는 암이 하나의 질병이 아니라 시간이 지남에 따라 진화할 수 있는 다양한 질병으로 종양 자체와 환자의 특성에 따라 구체적인 치료가 필요하다는 점이다1. 결과적으로, 암 치료 결과의 조기 예측을 위한 새로운 개인화된 전략을 식별하기 위해 환자 중심의 암 연구로 나아가는 것이 과제입니다2. 이것은 5년 생존율이 11%3로 치료하기 어려운 암으로 간주되기 때문에 췌관 선암종(PDAC)과 특히 관련이 있습니다.
늦은 진단, 빠른 진행 및 효과적인 치료법의 부족은 PDAC의 가장 시급한 임상 문제로 남아 있습니다. 따라서 주요 과제는 환자를 모델링하고 개인화 된 의학 4,5,6에 따라 가장 효과적인 치료법을 선택하기 위해 클리닉에 적용 할 수있는 바이오 마커를 식별하는 것입니다. 시간이 지남에 따라 암 질환을 모델링하기 위한 새로운 접근 방식이 제안되었습니다: 환자 유래 오가노이드(PDO) 및 마우스 환자 유래 이종이식(mPDX)은 인간 종양 조직의 출처에서 유래했습니다. 그들은 질병 재발뿐만 아니라 치료에 대한 반응과 저항성을 연구하기 위해 질병을 재현하는 데 사용되었습니다 7,8,9.
유사하게, 제브라피쉬 기반 환자 유래 이종이식(zPDX) 모델에 대한 관심은 독특하고 유망한 특성10 덕분에 증가했으며, 이는 암 연구를 위한 빠르고 저렴한 도구임을 나타냅니다11,12. zPDX 모델은 작은 종양 샘플 크기만 필요로 하므로 화학요법의 고처리량 스크리닝이 가능합니다13. zPDX 모델에 사용되는 가장 일반적인 기술은 종양을 부분적으로 재현하는 일차 세포 집단의 완전한 샘플 소화 및 이식을 기반으로 하지만, 종양 미세 환경이 부족하고 악성 세포와 건강한 세포 간의 누화라는 단점이 있다14.
이 연구는 zPDX가 췌장암 환자의 화학감수성 프로파일을 식별하기 위한 전임상 모델로 어떻게 사용될 수 있는지 보여줍니다. 귀중한 전략은 세포 확장이 필요 없기 때문에 이종 이식 과정을 용이하게하여 화학 요법 스크리닝을 가속화 할 수 있습니다. 이 모델의 강점은 모든 미세환경 성분이 환자의 암 조직 내에 있는 그대로 유지된다는 것인데, 그 이유는 잘 알려진 바와 같이, 종양의 거동이 이들의 상호작용에 의존하기 때문이다15,16. 이는 종양 이질성을 보존하고 환자별 방식으로 치료 결과 및 재발의 예측 가능성을 개선하는 데 기여할 수 있으므로 zPDX 모델을 공동 임상 시험에 사용할 수 있기 때문에 문헌의 대체 방법에 비해 매우 유리합니다. 이 원고는 환자의 종양 절제술로 시작하여 화학 요법에 대한 반응을 분석하기 위해 치료하는 zPDX 모델을 만드는 단계를 설명합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이탈리아 공중 보건부는 동물 사용 및 관리에 관한 지침 2010/63/EU에 따라 설명된 모든 동물 실험을 승인했습니다. 지역 윤리위원회는 등록 번호 70213으로 연구를 승인했습니다. 관련된 모든 피험자로부터 정보에 입각한 동의를 얻었습니다. 시작하기 전에 모든 솔루션과 장비를 준비하고(섹션 1) 물고기를 건너야 합니다(섹션 2).
1. 용액 및 장비 준비
참고: 준비할 솔루션과 매체에 대해서는 표 1 을 참조하십시오.
2. 물고기 횡단 및 계란 수집
3. 표본 채취
알림: 오토클레이브 집게와 메스 손잡이.
4. 시료 처리
참고: 멸균 조직 배양 층류 후드 아래에서 단계를 수행합니다.
5. zPDX 구축
참고: 멸균 조직 배양 층류 후드 아래에서 단계를 수행합니다.
6. 치료
7. 전체 마운트 면역 형광 염색
알림: 시작하기 전에 아세톤을 -20°C에 놓고 표 1에 나열된 용액을 준비합니다.
8. 이미징
9. ImageJ에 의한 세포자멸사 분석
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 프로토콜은 원발성 인간 췌장 선암에서 zPDX를 확립하기 위한 실험적 접근 방식을 설명합니다. 종양 샘플을 수집하고, 다듬고, 프로토콜 섹션 4에 설명된 바와 같이 형광 염료를 사용하여 염색하였다. 그런 다음 프로토콜 섹션 5에 설명된 대로 2개의 DPF 제브라피쉬 배아의 perivitelline 공간에 종양 조각을 이식하여 zPDX를 성공적으로 확립했습니다. 프로토콜 섹션 6에 설명된 바와 같이, 환자 유래 암세포의 화학요법 민감도 프로파일을 확인하기 위해 zPDX를 추가로 스크리닝했습니다. 예를 들어, 화학 요법 조합 인 FOLFOXIRI (5- 플루오로 우라실, 폴린산, 옥살리플라틴 및 이리노테칸)는 진행성 췌관 선암 및 전이성 대장 암에 대한 1 차 화학 요법으로 사용되기 때문에 테스트되었습니다. zPDX의 전체 마운트 이미지는 컨포칼 현미경에서 Z-스택으로 획득되었으며 프로토콜 섹션 8 및 9에 설명된 대로 세포자멸사 유도를 분석했습니다. 도 1A, B에서 볼 수...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
암 연구의 생체 내 모델은 암 생물학을 이해하고 암 치료 반응을 예측하는 데 매우 유용한 도구를 제공합니다. 현재, 상이한 생체내 모델, 예를 들어 유전자 변형 동물(형질전환 및 녹아웃 마우스) 또는 인간 일차 세포로부터의 환자 유래 이종이식(heterografts)을 이용할 수 있다. 많은 최적의 기능에도 불구하고 각 기능에는 다양한 제한 사항이 있습니다. 특히, 전술한 모델은 환자의 종양 조직 미세환경을 모방하는 신뢰할 수 있는 방법이 부족합니다.
종양 미세환경이 약물 반응에 많은 중요한 역할을 할 수 있다고 제안되었다18. 따라서 종양 조직 미세 환경을 유지하는 적합한 동물 모델을 찾기 위해 2 dpf 제브라피쉬 배아에서 이종이편된 종양 조직 조각을 사용하여 대체 PDX 모델을 개발했습니다. 이 프로토콜은 많은 수의 배아에서 이종 이식을 수행하는 방법을 설명하여 단일 제제 및 조합으로 약물을 고처리량...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
이 작업은 Fondazione Pisa(프로젝트 114/16)에서 자금을 지원했습니다. 저자는 환자 샘플 선택 및 병리학 지원에 대해 Azienda Ospedaliera Pisana의 조직 병리학 부서의 Raffaele Gaeta에게 감사드립니다. 또한 실험에 대한 기술 지원에 대해 Alessia Galante에게 감사드립니다. 이 기사는 COST(European Cooperation in Science and Technology)의 지원을 받는 COST Action TRANSPAN, CA21116의 작업을 기반으로 합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 5-플루오로우라실 | Teva Pharma AG | SMP 1532755 | |
| 48 멀티웰 플레이트 | Sarstedt | 83 3923 | |
| 96 멀티웰 플레이트 | Sarstedt | 82.1581.001 | |
| 아세톤 | Merck | 179124 | |
| 아가로스 파우더 | Merck | A9539 | |
| Amphotericin | Thermo Fisher Scientific | 15290018 | |
| 항핵 항체, 클론 235-1 | Merck | MAB1281 | 1:200 희석 |
| 수족관 그물 QN6 | Penn-plax | 0-30172-23006-6 | |
| BSA | Merck | A9418 | |
| CellTrace | Thermo Fisher Scientific | C34567 | |
| CellTracker CM-DiI | 써모 피셔 사이언티픽 | C7001 | |
| 셀트래커 딥 레드 | Thermo Fisher Scientific | C34565 | |
| Cleaved Caspase-3 (Asp175) (5A1E) Rabbit mAb | 세포 신호 기술 | 9661S | 1:250 희석 |
| 디메틸 설폭시드 (DMSO) | PanReac AppliChem ITW 시약 | A3672,0250 | |
| Dumont #5 집게 | 세계 정밀 기기 | 501985 | |
| Folinic acid - Lederfolin | Pfizer | ||
| 유리 모세혈관, 3.5" | Drummond Scientific Company | 3-000-203-G/X | 외경 = 1.14 mm. 내경 = 0.53 mm. |
| 유리병 | VWR International | WHEAW224581 | |
| 염소 반대 토끼 이그지 (H+엘) 교차 흡착된 2차 항체, Alexa Fluor 647 | Thermo Fisher Scientific | A-21244 | 1:500 희석 |
| 염소 혈청 | Thermo Fisher Scientific | 31872 | |
| Hoechst 33342 | Thermo Fisher Scientific | H3570 | |
| Irinotecan | Hospira | ||
| 저온 냉동 바이알 | VWR International | 479-1220 | |
| McIlwain Tissue Chopper | World Precision Instruments | ||
| Microplate Mixer | SCILOGEX | 822000049999 | |
| Oxaliplatin | Teva | ||
| 파라포름알데히드 | Merck | P6148-500G | |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | 14190094 | |
| 페니실린-스트렙토마이신 | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
| 페트리 접시 100 mm | Sarstedt | 83 3902500 | |
| 페트리 접시 60 mm | Sarstedt | 83 3901 | |
| 플라스틱 파스퇴르 피펫 | Sarstedt | 86.1171.010 | |
| 폴리 마운트 | Tebu-bio | 18606-5 | |
| Propidium iodide | Merck | P4170 | |
| RPMI-1640 중형 | Thermo Fisher Scientific | 11875093 | |
| 메스 블레이드 No 10 멸균 스테인리스 스틸 | VWR 국제 | SWAN3001 | |
| 메스 핸들 #3 | 세계 정밀 기기 | 500236 | |
| Tricaine | Merck | E10521 | |
| Triton X-100 | Merck | T8787 | |
| Tween 20 | Merck | P9416 | |
| 수직 마이크로피펫 풀러 | 셔터 기구 | P-30 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.