Glioblastoom (GBM; graad IV glioom) is de meest voorkomende en kwaadaardige hersentumor en de huidige therapieën zijn niet effectief, wat resulteert in een mediane overleving van 15 maanden1. Betrouwbare en nauwkeurige preklinische modellen die de complexe signaalroutes vertegenwoordigen die betrokken zijn bij de groei en pathogenese van hersentumoren zijn essentieel om de vooruitgang bij het evalueren van nieuwe therapeutische regimes voor GBM te versnellen. Muismodellen waarin menselijke hersentumorcellijnen subcutaan worden geïmplanteerd in immuungecompromitteerde muizen weerspiegelen niet de inheemse immuunomgeving van hersentumoren, noch kunnen ze worden gebruikt om het vermogen van therapeutica om de bloed-hersenbarrière te passerente evalueren 2. Idealiter zouden preklinische muismodellen ook de menselijke GBM-histopathologie nauwkeurig moeten reproduceren, inclusief het hoge niveau van invasiviteit in het omringende parenchym3. Hoewel genetisch gemanipuleerde muismodellen (GEM) tumoren ontwikkelen in de context van een intact immuunsysteem, zijn er vaak gecompliceerde fokschema's nodig en kunnen tumoren zich langzaam en inconsistent ontwikkelen4. GEM-afgeleide allograftmodellen zijn beter geschikt voor preklinische therapeutische studies, waarbij grote cohorten tumordragende muizen nodig zijn in een korter tijdsbestek.
In een eerder rapport beschreven we een orthotopisch GBM-muismodel dat rechtstreeks is afgeleid van GEM-tumoren. Tumorigenese in het GEM wordt geïnitieerd door genetische gebeurtenissen in celpopulaties (voornamelijk astrocyten) die gliaal fibrillair zuur eiwit (GFAP) tot expressie brengen, die resulteren in progressie naar GBM. Deze TRP GEMs bevatten een TgGZT121-transgen (T), dat T121 tot expressie brengt na blootstelling aan de GFAP-aangedreven Cre-recombinase. T121 eiwitexpressie resulteert in de onderdrukking van Rb (Rb1, p107 en p103) eiwitactiviteit. Co-expressie van een GFAP-gedreven Cre-transgen (GFAP-CreERT2) richt zich op expressie naar volwassen astrocyten na inductie met tamoxifen. TRP-muizen herbergen ook een Cre-afhankelijke mutant Kras (KrasG12D; R) allel, om de activering van de receptor tyrosine kinase route weer te geven, en zijn heterozygoot voor het verlies van Pten (P)5,6. Gelijktijdige genafwijkingen in de receptor tyrosinekinase (RTK), PI3K en RB-netwerken zijn betrokken bij 74% van de GBM-pathogenese7. Daarom worden de primaire signaalroutes die zijn veranderd in menselijke GBM vertegenwoordigd door de gemanipuleerde mutaties in TRP-muizen, in het bijzonder GBM-tumoren, waarin gedeelde downstream-doelen van RTK's worden geactiveerd5.
Het gem-afgeleide syngenetische orthotopische model werd gevalideerd als een model dat kenmerken van menselijke hersentumoren samenvat, inclusief invasiviteit en de aanwezigheid van subtype biomarkers, voor gebruik als een platform om kankertherapieën te evalueren die gericht zijn op afwijkende routes in GBM. Cellen werden gekweekt uit tumoren geoogst uit TRP-hersenen en opnieuw geïmplanteerd in de hersenen van op stam afgestemde muizen, met behulp van stereotactische apparatuur voor intracraniële injectie in de cortex. Dit preklinische orthotopische muismodel ontwikkelde GBM-tumoren die zeer cellulair, invasief, pleomorf waren met een hoge mitotische snelheid en lineaire foci van necrose vertoonden door neoplastische cellen en dichte vascularisatie, zoals waargenomen voor menselijke GBM. Tumorvolumes en groei werden gemeten met in vivo magnetische resonantie beeldvorming (MRI).
In dit rapport beschrijven we de optimale techniek voor de intracraniële injectie van primaire GBM-cellen of cellijnen in het wild-type muizenbrein, met TRP-tumoren als voorbeeld. Hetzelfde protocol kan worden aangepast voor immuungecompromitteerde muizen en andere GBM-cellijnen. Cruciale tips worden gegeven voor het vermijden van veelvoorkomende valkuilen, zoals suboptimale celvoorbereiding of cellekkage op de injectieplaats, en voor het correct gebruiken van de stereotactische apparatuur om de reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid van het model te garanderen. Voor translationele doeleinden valideren we het model door MRI-detectie van hersentumorgroei bij levende dieren, histologische karakterisering en presenteren we een voorbeeld van behandeling bij tumordragende muizen.