Modeling Brain Tumors In Vivo Using Electroporation-Based Delivery of Plasmid DNA Representing Patient Mutation Signatures(환자 돌연변이 시그니처를 나타내는 플라스미드 DNA의 전기천공법 기반 전달을 사용한 생체 내 뇌종양 모델링)

Katie B. Grausam; Joshua J. Breunig

doi:10.3791/65286

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방법 논문

Modeling Brain Tumors In Vivo Using Electroporation-Based Delivery of Plasmid DNA Representing Patient Mutation Signatures(환자 돌연변이 시그니처를 나타내는 플라스미드 DNA의 전기천공법 기반 전달을 사용한 생체 내 뇌종양 모델링)

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DOI:

10.3791/65286

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2023년 6월 23일

Katie B. Grausam^*¹ , Joshua J. Breunig^*¹^,²^,³^,⁴^,⁵

¹Board of Governor’s Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ²Center for Neural Sciences in Medicine, Cedars-Sinai Medical Center, ³Department of Biomedical Sciences, Cedars-Sinai Medical Center, ⁴Samuel Oschin Comprehensive Cancer Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ⁵Department of Medicine, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

전임상 테스트를 위해 일반적인 환자 돌연변이에 의해 유도되는 면역 능력이 있는 자가종양 모델을 활용하는 것은 면역 치료 테스트에 매우 중요합니다. 이 프로토콜은 일반적인 환자 돌연변이를 나타내는 플라스미드 DNA의 전기천공법 기반 전달을 사용하여 뇌종양 마우스 모델을 생성하는 방법을 설명하므로 정확하고 재현 가능하며 일관된 마우스 모델을 제공합니다.

초록

종양 모델은 새롭고 더 효과적인 치료법을 탐색하는 측면에서 뇌종양의 전임상 테스트에 매우 중요합니다. 면역 요법에 대한 관심이 높아짐에 따라 뇌의 종양 및 면역 세포 집단과 치료에 대한 반응을 조사하기 위해 일관되고 임상적으로 적절하며 면역력이 있는 마우스 모델을 보유하는 것이 훨씬 더 중요합니다. 대부분의 전임상 모델은 확립된 종양 세포주의 정형외형 이식을 활용하지만, 여기에 제시된 모델링 시스템은 생체 내에서 분열 신경 전구 세포(NPC)에 삽입된 DNA 구조로부터 점진적이지만 효과적인 개발로 환자 특이적 종양 돌연변이의 "개인화된" 표현을 허용합니다. DNA 구조체는 MADR(dual-recombinase-mediated cassette exchange) 방법을 사용한 모자이크 분석을 특징으로 하며, 드라이버 돌연변이의 단일 복제, 체세포 돌연변이 유발을 허용합니다. 출생부터 생후 3일 사이의 갓 태어난 새끼 쥐를 사용하여 NPC는 측면 심실 내벽을 감싸고 있는 이러한 분열 세포를 이용하여 표적이 됩니다. DNA 플라스미드(예: MADR 유래, 트랜스포손, CRISPR 지향 sgRNA)를 심실에 미세주입한 후 머리의 로스트랄 영역을 둘러싸는 패들을 사용하여 전기천공법을 수행합니다. 전기 자극을 받으면 DNA가 분열하는 세포로 흡수되어 게놈에 통합될 가능성이 있습니다. 이 방법의 사용은 가장 흔한 악성 뇌종양인 교모세포종을 포함한 소아 및 성인 뇌종양 발병에서 성공적으로 입증되었습니다. 이 기사에서는 어린 쥐 새끼를 마취하는 절차부터 플라스미드 혼합물의 미세 주입 및 전기 천공법까지 포함하여 이 기술을 사용하여 뇌종양 모델을 개발하는 다양한 단계에 대해 논의하고 시연합니다. 이 자가적이고 면역력이 있는 마우스 모델을 통해 연구자들은 효과적인 암 치료를 개선하고 조사하기 위한 노력의 일환으로 전임상 모델링 접근 방식을 확장할 수 있습니다.

서론

쥐 뇌종양 모델은 뇌종양 형성 및 치료의 메커니즘을 이해하는 데 매우 중요합니다. 현재 모델에는 일반적으로 적절한 면역요법 연구를 방해하는 면역결핍 마우스를 사용하여 제한된 수의 드라이버 돌연변이 또는 환자 유래 이종이식 모델을 기반으로 일반적으로 사용되는 종양 세포주의 신속하게 생산된 피하 또는 기립성 이식이 포함됩니다 1,2,3,4. 또한, 이러한 전임상 결과는 위양성(false positive)으로 이어질 수 있는데, 이는 이러한 모델이 치료에 대한 반응으로 극적이고 종종 치료 효과를 나타낼 수 있다는 점에서, 그러나 이는 임상에 적용되지 않는다 2,5,6,7. 환자의 돌연변이 시그니처를 더 잘 반영하는 유전자 조작 전임상 마우스 모델을 신속하게 생산할 수 있는 능력은 전임상 결과의 타당성을 개선하는 데 필수적입니다.