교모세포종은 파괴적인 형태의 원발성 뇌암이며, 레이저 간질성 열 요법은 수술이 불가능한 교모세포종에 대한 기존 외과적 절제술의 유망한 대안으로 부상하고 있습니다. 이 프로토콜은 치료 효과 또는 보조 및 조합 치료를 연구하는 데 사용할 수 있는 최적화된 전임상 마우스 모델을 설명합니다.
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방법 논문
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교모세포종은 파괴적인 형태의 원발성 뇌암이며, 레이저 간질성 열 요법은 수술이 불가능한 교모세포종에 대한 기존 외과적 절제술의 유망한 대안으로 부상하고 있습니다. 이 프로토콜은 치료 효과 또는 보조 및 조합 치료를 연구하는 데 사용할 수 있는 최적화된 전임상 마우스 모델을 설명합니다.
원발성 뇌종양 중 가장 공격적인 형태인 교모세포종(GB)은 성인에서 발생하는 모든 고급 원발성 뇌종양의 약 절반을 차지하며 치료법이 없습니다. 레이저 간질성 온열 요법(LITT)은 GB에 대한 식품의약국(FDA) 승인 치료법으로, 기존의 외과적 절제술에 적합하지 않은 환자에게 사용됩니다. LITT의 임상적 효능은 확립되었지만, 임상 사례 연구 및 사례 시리즈를 넘어서는 연구는 제한적이며 확립된 동물 모델의 부족으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 이 프로토콜은 C57BL/6 마우스와 syngeneic CT2A 신경교종 암 세포주를 사용하여 인간 GB를 면밀히 재현하는 동시에 FDA 승인을 받은 두 가지 LITT 시스템 중 하나에 사용되는 것과 같은 1064nm 네오디뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG) 레이저를 사용하여 탁월한 전임상 관련성을 제공합니다. 이 LITT 쥐 모델의 성공적인 확립은 LITT 절제의 고유한 특징과 종양 미세환경에 미치는 영향을 조사하기 위한 귀중한 플랫폼을 제공하여 잠재적으로 개선된 치료 전략으로 이어질 것입니다.
암은 캐나다에서 가장 큰 사망 원인입니다. 공격적인 뇌종양의 가장 흔한 형태인 교모세포종(GB)은 성인의 모든 고급 원발성 뇌종양의 48-60%를 차지한다1. GB의 예후는 특히 암울하여 외과적 절제술, 화학요법 및 방사선 요법을 포함한 기존 치료법의 5년 순 생존율이 4.8%에 달한다 1,2.
레이저 간질성 온열 요법(LITT)은 수술이 불가능한 뇌종양 환자의 온열 제자리 종양 절제술을 위해 레이저를 사용하는 FDA 승인 시술로, 기존 외과적 절제술에 대한 매력적인 치료 대안을 제공합니다3. 그러나 GB의 LITT 치료를 위한 상세하고 잘 특성화된 쥐 모델이 부족하여 전임상 연구에 걸림돌이 되고 있습니다.
이 프로토콜은 LITT를 사용한 GB 치료를 위한 최적화된 전임상 쥐 모델을 보여주는 것을 목표로 합니다. 이 모델을 위해 C57BL/6 마우스와 syngeneic glioma cell line CT2A를 사용하기로 선택한 주된 이유는 CT2A가 유사한 조직학적 특징, 침습성, 화학 및 방사선 저항성, 종양의 자가 재생 및 재확립을 가진 줄기와 같은 특징을 가진 인간 고급 GB를 밀접하게 요약하기 때문입니다4. 이러한 특성은 면역 반응 또는 새로운 치료 전략과 관련된 다양한 연구를 위한 훌륭한 플랫폼을 제공합니다. 또한, 이 LITT 프로토콜의 기술적 측면은 다른 동종 및 이종 이식 쥐 모델 4,5,6에도 쉽게 적용할 수 있으며, 이에 대해서는 더 자세히 논의될 것입니다.
이 프로토콜의 장점은 간단하면서도 효과적인 LITT 치료 패러다임으로 일관된 결과를 얻을 수 있다는 것입니다. 사용된 1064nm 네오디뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG) 레이저는 현재 FDA가 승인한 두 가지 시스템 중 하나에서 임상적으로 사용되는 것과 동일하여 고급 신경교종 치료를 위한 LITT의 임상 적용과 밀접하게 유사한 실험을 할 수 있습니다. 이 프로토콜의 주요 단점은 재현 가능한 결과를 얻기 위해 종양 세포 이식과 LITT 치료 모두에서 극도의 주의를 기울여야 한다는 것입니다. 또한 CT2A 세포주의 공격적인 특성으로 인해 이 프로토콜은 시간에 매우 민감합니다. 대부분의 실험은 최대 20일 이내에 종료되어야 하며, 이로 인해 일부 적응 면역 반응 또는 장기간에 걸쳐 발생하는 기타 세포 및 분자 메커니즘에 대한 조사가 제한될 수 있습니다.
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이 프로토콜에 대한 동물 윤리는 캐나다 동물 관리 위원회(CCAC)가 정한 윤리 지침에 따라 매니토바 대학의 동물 관리 위원회에서 승인했습니다. 이 프로토콜은 8-12주 된 C57BL/6 면역 역량 마우스와 syngeneic glioma cell line CT2A를 사용하여 조직학적 분석, 면역학적 변화 또는 조합 치료 중재에 중점을 둔 실험을 포함한 광범위한 응용 분야의 전임상 모델을 사용했습니다. 이 프로토콜은 실험 요구 사항에 따라 다른 마우스 종 또는 세포주에 쉽게 적용할 수 있습니다.

그림 1: 기본 실험 설계의 그래픽 개략도. BioRender.com 로 제작 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
1. 세포 준비 개요(0일차)
참고: 자동 세포 계수기를 사용할 수 없는 경우 혈구계를 사용하여 수동 계수를 수행할 수 있습니다.
2. 정소성 이식(0일차)

그림 2: 쥐 두개골의 그래픽 그림과 정위 수술을 위한 중요한 해부학적 랜드마크. BioRender.com 로 제작 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 버 구멍과 레이저 장치의 위치를 나타내는 그래픽 그림. Bregma 랜드마크의 상대적 위치, (A) (A') 레이저 광섬유의 초기 버 홀, (B) (B') 열전대 프로브의 두 번째 또는 확장된 버 홀을 보여주는 그림. 레이저 파이버 및 열전대 프로브의 컷아웃 묘사가 오른쪽에 표시되어 프로브가 원하는 크기와 간격으로 미리 뚫린 구멍이 있는 정위 엔드 풋에서 프로브가 어떻게 안정화되는지 보여줍니다. BioRender.com 로 제작 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. LITT 전 종양 부담 모니터링(9일차)
4. LITT 수술 (10일차)
5. LITT 사후 평가(11일차)
6. 학업 종료 (11일차/15일차/20일차)
7. 분석
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그림 4, 그림 5 및 그림 6과 같이 T2 가중 MRI를 사용하여 성공적인 CT2A 종양 이식 및 LITT 치료를 특성화할 수 있습니다. MR 이미지는 위 프로토콜에 설명된 시퀀스 매개변수를 사용하여 17cm 보어 및 직교 마우스 헤드 코일이 있는 7T 극저온이 없는 초전도 자석을 사용하여 얻었습니다. 이 방법을 주의 깊게 준수하면 그림 4에서 볼 수 있듯이 100%에 가까운 테이크율, 일관된 종양 국소화 및 대략 구형 종양 형성을 얻을 수 있습니다. 이러한 특성은 후속 LITT 처리 및 추가 분석을 위한 최적의 기반을 제공합니다. 마찬가지로, 그림 5에서 볼 수 있듯이 LITT 절제는 크기와 위치 모두에서 일관되어야 합니다. 절제된...
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LITT에 관한 문헌은 빠르게 확장되고 있습니다. 그러나 주로 인간 임상 사례 연구 또는 사례 시리즈에 국한됩니다. 실제로, LITT는 수술 후 합병증 발생률과 비용을 낮추는 동시에 무진행 생존율을 제공하는 등 여러 가지 잠재적인 이점이 있는 것으로 나타났습니다 7,8,9,10,11. 또한 전신 약물 치료의 성공률이 높아짐에 따라 국소 재발이 감소하지만, 그 이유는 아직 잘 밝혀지지 않았다12. 또한, GB 이외의 임상적 적용에 대한 유망한 결과로는 전이 및 기타 종양 유형 3,12
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레이저 장비의 현물 기부를 포함하여 Monteris Medical의 지원에 감사드립니다.
이 프로젝트의 자금 출처에는 캐나다 자연과학 및 공학 위원회(NSERC)-Alliance, Mitacs-Accelerate, Research Manitoba-IPOC, Canadian Institutes for Health Research(CIHR) CGS-M 및 매니토바 대학교 대학원 펠로우십이 포함됩니다. CT2A 신경교종 세포주: 노스캐롤라이나주 더럼에 있는 듀크 대학교의 Peter Fecci 박사가 아낌없이 기증했습니다. 또한 이 프로젝트에 탁월한 기술 지원을 해주신 매니토바 대학교(University of Manitoba)의 조직학 서비스 연구소(Histology Service Lab)와 소동물 및 재료 이미징 핵심 시설(Small Animal and Material Imaging Core facility)에 감사드립니다.
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| Cotton Tipped Applicators (6") | Electron Microscopy Sciences | 72308 | |
| CT2A 신경교종 세포주 | Duke University의 Peter Fecci 박사로부터 아낌없이 기증되었습니다. | ||
| Cultrex 감소 성장 인자 기저막 추출물, PathClear | Biotechne, R& D 시스템 | 3433-010-01 | |
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