2020년 9월 9일
뼈 전이 모델은 균일하게 또는 100% 발생률로 전이가 발생하지 않습니다. 직접 골내 종양 세포 주사는 폐 색전술을 초래할 수 있습니다. 우리는 고형 종양 이식편을 뼈에 이식하여 원발성 뼈 종양 및 뼈 전이를 모델링하여 재현 가능한 생착 및 성장을 유도하는 기술을 제시합니다.
이 연구는 뼈에 고형 종양 이식편을 배치하여 원발성 뼈 종양 또는 뼈 전이를 유연하게 만들 수 있도록 합니다. 이 기술은 뼈에 종양 세포 현탁액을 주입하는 것에서 벗어난 것입니다. 이 방법은 종양 세포 현탁액 주사 폐 색전의 한계를 극복합니다.
또 다른 장점은 자발적 뼈 전이 또는 혈관 내 세포 주입 후와 비교할 때 더 균일한 모델을 만들 수 있다는 것입니다. 고형 종양 이식편을 기반으로 하는 가능성은 인간 또는 마우스 모델을 넘어 특정 환자에게 맞춤화된 치료법으로 이어질 수 있는 환자 유래 이종 이식편의 사용입니다. 주요 초점은 종양 미세환경, 전이, 신약 개발, 암 유전학 및 정밀 의학과 같은 암 연구에 사용하는 것입니다.
시각적 시연은 피하 종양 생성, 종양 이식편의 절개 및 생성, 경골에 외과적 이식의 주요 단계를 보여주는 데 중요합니다. 피하 종양 유도의 경우, 적절한 세포 해리 용액을 사용하여 관심 세포주를 수확하고 10 - 5번째 세포에서 100 - 150 마이크로리터의 멸균 PBS 농도로 세포를 재현탁합니다. 얼음 위에 세포를 놓습니다.
70% 에탄올로 노출된 피부를 세척하고 27게이지 바늘이 장착된 투베르쿨린 주사기에 세포를 로드합니다. 그런 다음 견갑골의 움직임에 영향을 받지 않는 소독된 피부 부위에 세포를 피하로 주입합니다. 캘리퍼를 사용하여 등쪽 흉부 또는 복부 위에 있는 피하 종양의 크기를 모니터링하고, 매주 동물의 체중을 측정하여 종양이 궤양이 발생하지 않는지 또는 마우스가 기관 동물 관리 및 사용 위원회(Institutional Animal Care and Use Committee)에서 정한 조기 제거 기준을 충족하지 않는지 확인합니다.
종양이 어떤 차원에서든 15mm에 도달하면 70% 에탄올을 사용하여 피부를 살균하고 15 메스를 사용하여 종양 위에 있는 피부를 절개합니다. 멸균 수술용 가위를 사용하여 주변의 부착된 연조직에서 종양을 날카롭게 절개하고 완전한 성장 배지가 들어 있는 6웰 플레이트의 한 웰에 종양을 놓습니다. 메스를 사용하여 종양을 적절한 크기의 조각으로 다지고 조각을 실온의 멸균 완전 성장 배지의 새 용기에 넣습니다.
동결 보존을 위해 20% 소 태아 혈청과 10% 디메틸 설폭사이드가 보충된 완전 성장 배지에 단일 냉동 보존액에 여러 조각을 풀링하고 섭씨 영하 80도에서 상용 냉동 보존 시스템을 사용하여 조직을 점차적으로 동결한 후 액체 질소에 장기간 보관합니다. 후속 분석을 위해 종양 조각을 보존하되 향후 이식을 사용하지 않으려면 액체 질소 침지로 샘플을 급속 동결하고 동결된 종양 조각을 섭씨 영하 80도에서 장기간 보관합니다. 피하 종양 절편 이식의 경우 먼저 종양 절편 현탁액을 실온으로 가져옵니다.
다음으로, 마취된 수용 마우스에서 페달 반사에 대한 반응 부족을 확인하고 진통제를 피하로 투여합니다. 피부에 대한 잠재적인 외상을 최소화하려면 제모 크림을 사용하여 연결된 뒷다리의 오른쪽 무릎 관절과 근위 경골의 털을 제거합니다. 노출된 피부에 70% 에탄올을 문지른 다음 클로르헥시딘과 식염수 스크럽을 번갈아 가며 문지릅니다.
관절을 구부리고 늘리는 동안 근위 경골을 무릎 관절 바로 원위 부위로 시각화하고 15개의 메스 날을 사용하여 피부와 피하 조직을 통해 사지의 내측 측면에서 근위 경골 수준에서 3-4mm 절개를 만들어 근위 경골의 내측 피질을 노출시킵니다. 근위 경골의 내측 피질에 작은 구멍을 만들려면 25게이지 바늘 끝을 사용하여 무릎 관절 원위부에서 약 2mm 회전하고 두개골과 꼬리 경골 피질 사이의 등거리에서 팁을 회전시키면서 부드러운 압력을 가합니다. 구멍이 만들어지면 멸균 집게 또는 27-30 게이지 바늘을 사용하여 최소 0.5 입방체 밀리미터 종양 조각을 근위 경골의 수강에 삽입하고 27-30 게이지 바늘을 사용하여 종양 조각을 골수관으로 조작합니다.
모든 조각을 배치 한 후 적절한 재료로 피부 가장자리를 반대하고 보행 할 때까지 모니터링하면서 동물을 우리로 되돌립니다. 그런 다음 매주 디지털 방사선 촬영, 생물 발광 또는 형광 이미징을 통해 경골 종양 성장을 비침습적으로 평가하고 캘리퍼를 사용하여 이식 부위의 사지를 측정합니다. 성공적인 생착은 고급 이미징으로 문서화할 수 있습니다.
이 대표적인 분석에서, 종양 이식 이식을 위해 생성된 피질 결함은 이식 일주일 후 근위 경골에서 볼 수 있었습니다. 2주 차가 되면, 피질 결손(cortical defect)에 인접한 눈에 보이는 골용해(osteolysis)와 뼈 재형성(bone remodeling)이 관찰될 수 있었다. 2주에서 5주 사이에 추가적인 진행성 뼈 파괴와 종양 생착 및 성장과 관련된 새로운 뼈 형성이 발생했습니다.
근위 경골에 작은 구멍을 만드는 동안 주의를 기울여야 합니다. 바늘 끝이 작업을 수행할 수 있도록 부드럽거나 최소한의 압력으로 팁을 회전시키십시오. 이 절차에 따라 다른 뼈 부위에 종양 이식편을 배치하거나, 세포외 기질의 오가노이드 또는 종양 세포를 뼈 결함에 배치하거나, 이미징 외에도 분자 및 조직학적 분석을 수행할 수 있습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
본 연구는 뼈에 고형 종양 주입을 통한 1차 골 종양 및 골 전이 모델링을 위한 새로운 기술을 제시합니다. 이 방법은 전통적인 종양 세포 현탁액 주입에 비해 더 균일한 모델을 제공하여 폐 색전과 같은 합병증을 줄일 수 있습니다.
Modeling primary bone tumors and bone metastasis remains a critical challenge in oncology drug discovery due to the poor reproducibility and high variability of existing models. Solid tumor graft implantation into bone offers a more uniform and reliable approach that reduces complications such as tumor embolization, thereby improving predictive confidence in preclinical studies. This technique supports mechanistic de-risking by enabling reproducible engraftment, osteolysis, and metastasis modeling, which are essential for evaluating therapeutic candidates in bone-related indications.
The solid tumor graft implantation method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for bone-modifying agents and metastasis inhibitors.