In 2013 wordt geschat dat 580.350 mensen sterven aan kanker en 1.660.290 nieuwe gevallen van deze ziekte in de Verenigde Staten alleen 1 worden gediagnosticeerd. De meerderheid van deze sterfgevallen na ontwikkeling van metastatische ziekte 2. Het huidige gebrek aan effectieve therapieën bij de behandeling van metastasen en een beperkt begrip van de metastatische cascade maakt dit stadium van de ziekte zeer dodelijk. De aanwezigheid van circulerende tumorcellen (CTCs) in de bloedbaan is aangetoond dat correleert met metastasen 3. Deze cellen zijn uiterst zeldzaam en hun detectie is een indicatie van de totale overleving bij uitgezaaide borst-4-, prostaat-5, 6 en colorectale kanker. Bij deze patiënten de aanwezigheid van ≥ 5 (borst en prostaat) of ≥ 3 (colorectaal) CTCs in 7,5 ml bloed wijst op slechtere prognose in vergelijking met patiënten met minder of geen detecteerbare CTCs bij de same bloedvolume. Bovendien is de verandering in CTC aantal tijdens of na therapeutische interventie aangetoond bruikbaar als een voorspeller van behandelrespons vaak sneller dan momenteel toegepast technieken 7-10 zijn.
Er wordt geschat dat in metastatische kanker, CTCs optreden met een frequentie van ongeveer 1 per CTC 10 7 5 -10 mononucleaire cellen bij patiënten met gelokaliseerde ziekte, kan deze frequentie nog lager (~ 1 10 8). Het zeldzame aard van deze cellen kan het moeilijk om nauwkeurig en betrouwbaar detecteren en analyseren CTCs 11. Verschillende methoden (voorheen 12-14 beoordeeld) zijn gebruikt om te verrijken en op te sporen deze cellen door te profiteren van eigenschappen die hen onderscheiden van omliggende bloedcomponenten. In het algemeen CTC opsomming is een tweeledig proces dat zowel een verrijkingsstap en een detectiestap vereist. Traditioneel verrijking stappen rekenen op verschillen in Physische eigenschappen van CTC (celgrootte, dichtheid, vervormbaarheid) of op eiwitmerker expressie (dwz epitheliale celadhesiemolecuul [EpCAM], cytokeratin [CK]). Na verrijking kan CTC detectie worden uitgevoerd in een aantal verschillende manieren, de meest voorkomende daarvan zijn nucleïnezuur gebaseerde assays en / of cytometrische benaderingen. Elk van deze strategieën unieke heeft duidelijke voordelen en nadelen, maar ze allemaal niet gestandaardiseerd, een noodzaak voor ingang in de klinische setting. De CellSearch systeem (CSS) werd daarom ontwikkeld om een gestandaardiseerde methode voor de detectie en telling van zeldzame CTCs in menselijk bloed met behulp van fluorescentie microscopie en antilichaam-gebaseerde technieken 4-6 bieden. Dit platform wordt momenteel beschouwd als de gouden standaard in CTC opsomming en is de enige techniek die door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurd voor gebruik in de kliniek 15.
De CSS is een twee componenten platform consisting, (1) het CellTracks autoprep systeem (hierna het preparaat instrument), die de bereiding van menselijke bloedmonsters en (2) het CellTracks Analyzer II (hierna het analyseapparaat), waarin deze scant automatiseert monsters na de bereiding. Om CTC onderscheiden van besmetting van leukocyten de voorbereiding instrument bevat een antilichaam-gemedieerde,-ferrovloeistof gebaseerde magnetische scheiding aanpak en differentiële fluorescentie kleuring. In eerste instantie het systeem etiketten CTC's met behulp van anti-EpCAM antilichamen geconjugeerd aan ijzeren nanodeeltjes. Het monster wordt vervolgens geïncubeerd in een magnetisch veld, en al ongelabelde cellen opgezogen. Geselecteerde tumorcellen geresuspendeerd en geïncubeerd in een differentiële fluorescentie vlek, bestaande uit fluorescent gemerkte antilichamen en een nucleaire kleuring reagens. Tenslotte wordt het monster overgebracht naar een magnetisch patroon, zogenaamde magnest (hierna de magnetische apparaat) en scanned behulp van het analyse-instrument.
Het analyseapparaat wordt gebruikt om uitgewerkte voorbeelden scannen met verschillende fluorescentie filters, elk geoptimaliseerd om de passende fluorescerende deeltjes, met een 10X objectief. CTCs worden geïdentificeerd als cellen die gebonden zijn aan anti-EpCAM, anti-pan-CK-phycoerythrine (PE) (CK8, 18 en 19), en de nucleaire vlek 4 ',6-diamidino-2-fenylindool (DAPI). Omgekeerd besmetten leukocyten geïdentificeerd als cellen die zijn gebonden door anti-CD45-allofycocyanine (APC) en DAPI. Na scanning worden computers gedefinieerd potentiële tumorcellen gepresenteerd aan de gebruiker. Van deze beelden, moet de gebruiker een kwalitatieve analyse in dienst met behulp van de gedefinieerde parameters en differentiële kleuring hierboven besproken om te bepalen welke gebeurtenissen zijn CTC.
Naast het verschaffen van een gestandaardiseerde werkwijze voor CTC opsomming, de CSS zorgt voor moleculaire karakterisering van CTCs basis van eiwit markers plaats. Deze ondervraging cEen worden uitgevoerd in eencellige niveau met een fluoresceïne isothiocyanaat (FITC) fluorescentiekanaal niet vereist CTC identificatie 16. Hoewel dit platform biedt de capaciteit voor de moleculaire karakterisatie, het gedetailleerde proces van het protocol ontwikkeling en optimalisatie is niet goed gedefinieerd. Drie beschikbare merkers zijn ontwikkeld door de fabrikant om de CSS, zoals epidermale groeifactor receptor (EGFR), humane epidermale groeifactor receptor 2 (HER2) en insuline-like growth factor 1 receptor (IGF-1R). HER2 analyse, in combinatie met de CSS, is gebruikt door verschillende groepen aan de mogelijke CTC karakterisering illustreren klinische besluitvorming kennis en bestaande richtlijnen behandeling mogelijk veranderen. Bijvoorbeeld Fehm et al.. 17 aangetoond dat ongeveer eenderde van borstkankerpatiënten met HER2-primaire tumors HER2 CTCs. Bovendien, Liu et al..18 meldde onlangs dat tot 50% van de patiënten met HER + gemetastaseerde borstkanker had geen HER2 + CTC. Herceptin, een HER2 receptor storende monoklonaal antilichaam aangetoond veel baat hebben patiënten met tumoren uiten voldoende niveaus van HER2, is een algemeen gebruikte behandeling voor patiënten met HER2 + primaire tumoren 19-21. Echter, deze studies suggereren dat Herceptin sub-optimaal benut en dat CTC karakterisering kan helpen bij het voorspellen van respons op de behandeling kan zijn. Uiteindelijk kan CTC karakterisering het potentieel om persoonlijke zorg te verbeteren.
CTC onderzoek is uniek omdat het grotendeels is gebruik gemaakt van een bed naar benchtop benadering. Deze methode, in tegenstelling tot tafelmodel to bedside onderzoek, die vaak jaren duren om de patiëntenzorg te beïnvloeden, heeft het mogelijk CTC snel ingang in de klinische setting. Maar artsen zijn huiverig om de resultaten van CTC analyse gebruiken bij de behandeling van patiënten besluitvorming making door een gebrek aan begrip van de onderliggende biologie. Daarom passend preklinische muismodellen van metastase en complementaire CTC analyse technieken moeten worden gebruikt om deze openstaande vraagstukken te onderzoeken. In het algemeen zijn er twee typen preklinische modellen gebruikt om de metastatische cascade te bestuderen (1) spontane metastase modellen die kunnen worden bestudeerd van alle stappen van de metastatische cascade, en (2) experimentele metastase modellen, die alleen mogelijk maken de studie van de latere stappen in het metastatische proces, zoals extravasatie en secundaire tumorvorming 22. Spontane metastase modellen omvatten tumorcel injectie in geschikte orthotope bestemmingen (bijvoorbeeld injectie van prostaatkankercellen in de prostaat voor de studie van prostaatkanker). Cellen worden vervolgens de tijd om primaire tumoren en vormen spontaan uitzaaien naar secundaire plaatsen zoals bot, long en lymfeknopen. InDaarentegen experimentele metastase modellen een rechtstreekse injectie van tumorcellen in de bloedsomloop (bijv. via staartader of intracardiale injectie doelcellen op specifieke locaties) en derhalve de eerste stappen van intravasation en verspreiding doorgaan naar secundaire organen 22. Tot zover de meerderheid van de CTC analyse in vivo modelsystemen is uitgevoerd met behulp van-cytometrie basis 23 of aangepast mens gerichte CTC technieken (bijv. AdnaTest) 24. Hoewel nuttig, geen van deze technieken voldoende weergeven CTC opsomming met de gouden standaard CSS. Gebaseerd op de klinische goedkeuring gestandaardiseerde aard en wijdverspreide gebruik van de CSS, zou de ontwikkeling van een CTC vangen en detectietechniek voor in vivo modellen die gelijkwaardig monster bereiding, verwerking gebruikt en identificatie criteria voordelig zijn als uitslagen vergelijkbaar zijn zou verkregen van patiënten monsters. Vanwege het volume requirements van het preparaat instrument is het niet mogelijk om kleine hoeveelheden bloed met deze automatische platform verwerken. . Daarnaast heeft eerder werk van Eliane et al. 25 aangetoond dat contaminatie van monsters met muizen epitheelcellen (die overigens aan de standaard CTC definitie [EpCAM + CK + DAPI + CD45 -]) kan leiden tot misclassificatie van muizen squameuze epitheelcellen CTC. Om deze problemen een aangepaste techniek die het gebruik van de CSS CTC kitreagentia gecombineerd met een handmatige scheiding procedure ontwikkeld. De toevoeging van een FITC gemerkte menselijke leukocyt antigeen (HLA) antilichamen tegen de assay kan humane tumorcellen te onderscheiden van muizen geschubde epitheelcellen.
Dit manuscript beschrijft de standaard, in de handel ontwikkeld en geoptimaliseerd CSS protocol voor de behandeling van patiënten bloedmonsters en valkuilen die kunnen worden aangetroffen, waaronder discrepant items die kunnen leiden tot CTC misclassificatie fouten. Daarnaast is aanpassing van het CSS test om de gebruiker gedefinieerde eiwitkenmerken van gevangen CTC en een vergelijkbare aangepaste CSS techniek die het mogelijk maakt voor de verrijking en detectie van CTC's van kleine hoeveelheden bloed in preklinische muismodellen van metastase onderzoeken worden beschreven.