이 프로토콜은 유도 화학 요법에 대한 반응의 역학을 기반으로 급성 림프구성 백혈병의 재발을 생성하기 위한 마우스 모델을 설명하는 것을 목표로 합니다.
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이 프로토콜은 유도 화학 요법에 대한 반응의 역학을 기반으로 급성 림프구성 백혈병의 재발을 생성하기 위한 마우스 모델을 설명하는 것을 목표로 합니다.
급성 림프구성 백혈병(ALL)은 미성숙 림프구 전구 세포의 신생물이며 가장 흔한 소아 악성 종양 중 하나입니다. 소아 ALL의 치료율은 90%에 육박하지만 재발 및 약물 내성은 여전히 과제로 남아 있습니다. 이러한 맥락에서 생체 내 암 생물학을 연구하는 것이 필수적이며, 이를 위해 쥐 모델을 이용한 환자 유래 이종이식편(PDX)이 널리 사용되고 있습니다. 그러나 재발된 샘플의 PDX는 또는 진단 샘플과 비교하여 재발 시작 및 진행의 메커니즘을 완전히 평가하지 않습니다. 이 프로토콜은 마우스에서 B-ALL PDX 재발을 생성하는 데 의존하여 약물 내성을 획득하는 과정 전반에 걸쳐 백혈병 세포를 수집할 수 있습니다. B-ALL PDX 세포로 생착된 동물은 ALL 요법에 일반적으로 사용되는 4가지 약물의 조합으로 치료되며, 이는 서로 다른 작용 메커니즘을 나타내며, 덱사메타손, 빈크리스틴, L-아스파라기나제 및 다우노루비신입니다. 4주간의 관해 유도 단계 후, 휴식 기간 동안 동물의 재발을 모니터링합니다. 재발 시간이 단축될 때까지 치료와 재발의 주기를 반복하여 생체 내 약물 내성 증가의 대용자 역할을 합니다. 재발 및 내성의 기저에 있는 메커니즘을 탐색하기 위해 표현형 및 유전자 분석을 위해 각 치료 주기 전후에 백혈병 세포를 수집합니다. 모델을 검증하기 위해 코르티코스테로이드 요법 7일 후 말초 혈액의 모세포 존재와 15일, 33일 및 78/96일에 최소 잔존 질환(MRD)으로 평가한 양호한 반응자와 나쁜 반응자를 모두 포함하여 다양한 소아 ALL 샘플을 테스트했습니다. 마우스에서 관찰된 결과는 환자 데이터와 일치하여 화학 요법에 대한 임상 반응을 모방하는 모델의 정확성을 확인했습니다. 이 접근 방식을 통해 B-ALL의 재발 및 약물 내성에 대한 동적 연구가 가능해 기계론적 조사와 새로운 치료 전략 개발이 지원됩니다.
급성 림프구성 백혈병(ALL)은 어린이에게 가장 흔한 암입니다. 최근 수십 년 동안 고소득 국가에서 5년 전체 생존율이 90%에 도달하는 높은 완치율1 과 새로운 치료 전략을 찾기 위한 주요 노력에도 불구하고 선진국에서는 환자의 15%-20%가 질병에서 재발하며, 생존율은 진단 후 초기(18개월 미만) 또는 이후(36개월)에 발생하는지에 따라 30%-60% 사이에서 다양합니다2, 3. 이를 고려할 때 불응성 및 재발성 모두는 극복해야 할 과제로 남아 있습니다. 진단 측면에서 불응성 ALL은 화학 요법에 대한 민감도가 낮다는 점에서 재발과 구별되는 반면, 재발성 ALL은 일정 기간 관해 후 질병이 재발하는 것이 특징입니다. 다른 암과 마찬가지로 ALL은 이수성, 염색체 재배열, 다양한 치료 반응 및 재발 위험과 관련된 다양한 유전자 돌연변이를 포함한 유전적 이상을 특징으로 합니다4. ALL 재발은 이미 최대 강도 화학 요법을 받은 고위험 환자에서 더 자주 발생하기 때문에 약물 용량 또는 조합에 대한 추가 조정만으로는 충분하지 않을 것입니다. 대신 약물 내성과 재발의 기저에 있는 메커니즘을 식별하는 데 노력을 기울여야 합니다.
이에 비추어 연구자들은 화학 요법에 의해 가해지는 선택 압력이 저항성 세포의 출현에 어떻게 기여하는지 이해하려고 시도했습니다. 대부분의 기존 문헌은 진단 당시 이미 존재했던 내성 악성 하위 클론의 전파로 재발합니다5. 그러나 최근 연구에서는 전사 프로그램을 조절하는 후성유전학적 변형과 같은 대체 메커니즘의 존재를 시사하며, 이는 재발에도 기여할 수 있습니다6.
모든 재발을 연구하기 위해 정확한 생체 내 모델을 만드는 데 상당한 노력을 기울였습니다. 면역결핍 마우스는 ALL 생착에 성공적으로 사용되어 원래의 질병 특성을 보존하여 7,8 환자 유래 이종이식편(PDX)의 개발로 이어졌습니다. 이 모델은 호환 가능한 미세 환경에서 원래의 종양/백혈병 세포의 생착 및 증식을 허용합니다. 주요 장점 중 하나는 화학 요법에 대한 이식된 ALL 세포의 반응을 평가할 수 있다는 것입니다9.
PDX 모델은 또한 ALL 재발을 모방하고 연구하는 데 사용되었습니다. 예를 들어, Samuels et al.10 이 개발한 프로토콜은 유도 유사 화학 요법에 대한 내성 메커니즘을 조사하기 위해 환자 백혈병 세포를 이식한 비만이 아닌 당뇨병/중증 복합 면역결핍(NOD/SCID) 마우스를 사용했습니다. 저자는 빈크리스틴, 덱사메타손, L-아스파라기나제 및 다우노루비신(VXLD)을 사용한 치료에 대해 설명하고 치료 주기 수와 재발 시기의 예를 제공했습니다. 그러나 이 모델은 치료 직후 세포(초기 치료에서 살아남은 세포)를 분석하는 데 중점을 두었으며 재발보다는 최소 잔존 질환(MRD)을 나타낼 가능성이 높습니다.
보다 최근의 연구에서는 ALL 이식 NOD의 단기 치료 여부를 평가했습니다. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(NOD scid gamma 또는 NSG) 면역결핍 마우스는 해당 환자의 재발을 예측할 수 있습니다11. 재발 환자와 비재발 환자 모두의 중간 위험 ALL 샘플을 마우스에 이식하고 빈크리스틴, 덱사메타손 및 L-아스파라기나제(VXL)로 구성된 유도 유사 요법으로 치료했습니다. 생착까지의 시간과 치료 후 재발을 측정하고 비교했습니다. 결과는 이 PDX 모델이 환자 결과를 예측하기 위한 예후 도구 역할을 할 수 있음을 시사했습니다. 이 발견은 ALL 재발의 생물학을 연구하는 데 있어 PDX 마우스 모델의 유용성을 뒷받침합니다. 예를 들어, 재발의 기저에 있는 메커니즘을 밝히기 위해 재발 세포를 다른 시점에서 검사할 수 있었습니다.
이 원고에서 우리는 B-ALL 재발을 연구하기 위한 PDX 마우스 모델의 개선 사항을 제시합니다. 우리는 유도 화학 요법에 의한 형성 후 질병 재발과 재발 세포의 특성을 연구하는 것을 목표로 합니다. 빈크리스틴, 덱사메타손, L-아스파라기나제 및 다우노루비신의 4가지 약물 유도 유사 요법이 NSG 마우스 균주를 사용하여 표준화되었습니다. 이 균주는 Prkdcscid 돌연변이와 유전 독성 스트레스에 대한 민감도 증가로 인해 반복되는 화학 요법 주기를 견디는 데 한계가 있는 것으로 알려져 있습니다12. 따라서 동물의 체중을 치료 독성의 지표로 모니터링했습니다. B-ALL 재발 모델은 세 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다: (1) 말초 혈액에서 0.2-1% 인간 CD45⁺ 세포의 생착 역치를 목표로 하는 ALL 세포를 마우스에 이식하는 것; (2) 4주간의 화학 요법 치료 후 첫 번째 재발(R1)까지 휴식 기간; (3) R1 검출 시 1주간의 유도형 치료 주기를 반복합니다. 후속 재발(R2, R3... RN)이 발생할 수 있으며 치료와 재발 사이의 간격(Δt)이 기록됩니다. Δt의 점진적인 단축은 후천적 약물 내성의 징후로 해석됩니다. 재발 메커니즘에 대한 보다 심층적인 조사의 일환으로 B-ALL 세포는 프로토콜의 여러 단계 전후에 수집될 수 있습니다. 재발 발생과 세포 회복 사이의 시간에 따라 이 현상의 고유한 메커니즘이 보존되지 않을 수 있음을 강조하는 것이 중요합니다. 이를 고려할 때, 재발 확인 후 재발 세포를 신속하게 채취하는 것이 매우 중요합니다. 수집된 세포는 세포 주기 역학, 세포 이동, 백혈병 개시 세포 빈도, 염색체 변화 및 후성유전학적 변형 등의 평가를 포함하여 향후 표현형 및 유전적 분석에 사용될 수 있습니다.
이 기사에서는 재발 마우스 모델을 설명하는 데 중점을 둘 것입니다. 이식, 첫 번째 재발까지의 치료(R1), 다중 재발까지의 주기적 치료(R2, R3...)의 세 가지 실험 단계에 대한 자세한 정보가 제공됩니다. 우리는 이 모델을 통해 연구자들이 다양한 아형에서 화학 요법 내성 B-ALL 세포를 생성하여 재발과 관련된 세포 및 분자 변화에 대한 심층적인 조사를 가능하게 하기를 바랍니다. 궁극적으로 이는 저항 메커니즘에 대한 더 나은 이해에 기여하고 보다 효과적이고 개인화된 치료법 개발을 촉진할 수 있습니다.
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모든 동물 실험은 Centro Infantil Boldrini(CEUA/Boldrini 0047-2024)의 Comissão de Ética no Uso de Animais의 규정 및 윤리 지침에 따라 수행되었습니다. 이 연구에 사용된 백혈병 샘플은 정보에 입각한 동의서를 통해 세포 사용을 허용한 Centro Infantil Boldrini에서 치료받은 환자의 바이오뱅크 바이알에서 얻었습니다. 이 프로젝트는 기관 윤리 위원회(CAAE 34601120.7.0000.5376)의 승인을 받았습니다.
1. 백혈병 세포 이식 및 생착 모니터링
2. 생쥐의 치료
3. 내성 세포가 출현할 때까지 반복되는 치료 주기
4. 장기 적출을 통한 백혈병 세포 회복
5. 구배 원심분리에 의한 백혈병 세포의 분리
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본 연구의 맥락에서 전구체 B 세포 ALL 샘플은 두 개의 환자 그룹에서 선택되었습니다: 하나는 15일, 33일 및 78/96일에 말초 혈액에 백혈병 세포가 없고 골수에 잔류 백혈병 세포가 없음에 의해 결정된 바와 같이 유리한 반응을 보였습니다. 다른 그룹은 표 1과 같이 최소 잔존 질환(MRD)에 의해 평가된 임상 반응이 좋지 않은 환자로부터 얻은 이전 그룹의 분자 하위 그룹과 일치하는 ALL에 의해 형성되었습니다.
선택된 ALL 샘플을 꼬리 정맥을 통해 NSG 마우스에 이식하고 말초 혈액의 유세포 분석을 통해 매주 모니터링했습니다. 유세포 분석기의 데이터는 1.7 내지 1.10 단계에 설명된 대로 유세포 분석 분석 소프트웨어를 사용하여 처리되었습니다. 단계 1.11에서 ...
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신생물성 질환의 기저에 있는 생물학적 메커니즘을 이해하는 것은 보다 효과적인 치료법을 개발하고 환자 결과를 개선하는 데 필수적입니다. 소아 급성 림프구성 백혈병과 같은 상태에서 이러한 조사 접근법은 치료율 증가와 관련이 있을 뿐만 아니라 표준 치료가 치료 강도 및 내약성의 한계에 도달한 환자에게도 특별한 가치를 지닙니다. 재발 및 치료 저항성 상황에서는 더 이상 화학 요법 요법을 조정하는 것만으로는 문제를 해결할 수 없습니다. 대신, 현재의 한계를 극복할 수 있는 새로운 치료제 개발에 정보를 제공할 수 있는 내성의 분자 및 세포 메커니즘을 밝혀내야 합니다.
재발과 치료 저항성의 기저에 있는 메커니즘을 밝히기 위해서는 강력하고 생리학적으로 관련된 실험 모델의 개발이 필수적입니다. 이 중 동물 모델, 특히 쥐 시스템은 생체 내 미세 환경 내에서 백혈병 진행을 조사할 수 있는 고유한 플랫폼을 제공하여 ...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
Centro Infantil Boldrini와 연구를 위해 샘플을 기증해 주신 모든 환자들에게 감사드립니다. Manuella M. Hoff는 상파울루 연구 재단(FAPESP, 2024/03383-2)으로부터 COORDENAÇÃO de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil(CAPES)으로부터 펠로우십을 받았습니다. José A. Yunes는 National Counsel of Technological and Scientific Development(CNPq, 308399/2021-8)로부터 생산성 펠로우십을 받았습니다. 이 작업은 PRONON 프로그램(Programa Nacional de Apoio à Atenção Oncológica, NUP 25000.211174/2019-45)의 브라질 보건부의 연구 자금 지원으로 지원되었습니다.
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