Het protocol heeft tot doel een muismodel te beschrijven voor het genereren van recidieven van acute lymfatische leukemie, gebaseerd op de dynamiek van de respons op inductiechemotherapie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het protocol heeft tot doel een muismodel te beschrijven voor het genereren van recidieven van acute lymfatische leukemie, gebaseerd op de dynamiek van de respons op inductiechemotherapie.
Acute lymfatische leukemie (ALL) is een neoplasma van onrijpe lymfoïde voorlopercellen en een van de meest voorkomende maligniteiten bij kinderen. Hoewel de genezingspercentages bij pediatrische ALL 90% benaderen, blijven terugval en resistentie tegen geneesmiddelen uitdagingen. In deze context is het bestuderen van kankerbiologie in vivo essentieel, en voor dit doel worden veel van patiënten afgeleide xenotransplantaten (PDX) gebruikt met behulp van muizenmodellen. PDX's van recidiverende monsters - of vergeleken met diagnostische monsters - beoordelen echter niet volledig de mechanismen achter het initiëren en verlopen van recidief. Dit protocol is gebaseerd op het genereren van B-ALL PDX-recidieven bij muizen, waardoor leukemische cellen kunnen worden verzameld tijdens het proces van het verwerven van resistentie tegen geneesmiddelen. Dieren die zijn geënt met B-ALL PDX-cellen worden behandeld met een combinatie van vier geneesmiddelen die vaak worden gebruikt in ALL-therapie, die verschillende werkingsmechanismen vertegenwoordigen: dexamethason, vincristine, L-asparaginase en daunorubicine. Na een inductiefase van 4 weken worden de dieren tijdens een rustperiode gecontroleerd op recidieven. De cyclus van behandeling en terugval wordt herhaald totdat de tijd tot terugval korter wordt, en dient als surrogaat voor verhoogde in vivo resistentie tegen geneesmiddelen. Om de mechanismen die ten grondslag liggen aan terugval en resistentie te onderzoeken, worden leukemische cellen voor en na elke behandelingscyclus verzameld voor fenotypische en genetische analyse. Om het model te valideren, werden verschillende pediatrische ALL-monsters getest, waaronder zowel goede als slechte responders, zoals beoordeeld aan de hand van de aanwezigheid van blasten in perifeer bloed na 7 dagen behandeling met corticosteroïden en aan de hand van minimale restziekte (MRD) op dag 15, 33 en 78/96. De resultaten die bij muizen werden waargenomen, kwamen overeen met patiëntgegevens, wat de nauwkeurigheid van het model bevestigde bij het nabootsen van de klinische respons op chemotherapie. Deze aanpak maakt de dynamische studie van terugval en geneesmiddelresistentie in B-ALL mogelijk, ter ondersteuning van mechanistisch onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën.
Acute lymfatische leukemie (ALL) is de meest voorkomende vorm van kanker bij kinderen. Ondanks de hoge genezingspercentages die de afgelopen decennia zijn bereikt, met een totale overleving van 5 jaar die 90% bereikt in landen met een hoog inkomen1 en grote inspanningen bij het zoeken naar nieuwe therapeutische strategieën, valt in ontwikkelde landen 15%-20% van de patiënten terug van de ziekte, bij wie het overlevingspercentage varieert tussen 30%-60%, afhankelijk van of de eerste terugval vroeg (jonger dan 18 maanden) of later (36 maanden) na de diagnose optreedt2, 3. okt. Met het oog hierop blijven refractair en terugval ALLEMAAL uitdagingen die moeten worden overwonnen. In termen van diagnose onderscheidt refractaire ALL zich van terugval door de slechte gevoeligheid voor chemotherapie, terwijl terugval ALL wordt gekenmerkt door het recidief van de ziekte na een periode van remissie. Net als bij andere vormen van kanker, wordt ALL gekenmerkt door genetische afwijkingen, waaronder aneuploïdieën, chromosomale herschikkingen en verschillende genmutaties die geassocieerd zijn met verschillende therapeutische reacties en terugvalrisico4. Aangezien ALLE recidieven vaker voorkomen bij patiënten met een hoog risico - die al chemotherapie met maximale intensiteit hebben gekregen - is het onwaarschijnlijk dat verdere aanpassingen van de geneesmiddeldoses of -combinaties voldoende zijn. In plaats daarvan moeten de inspanningen worden gericht op het identificeren van de mechanismen die ten grondslag liggen aan resistentie en terugval bij geneesmiddelen.
In het licht hiervan hebben onderzoekers geprobeerd te begrijpen hoe de selectiedruk die door chemotherapie wordt uitgeoefend, bijdraagt aan het ontstaan van resistente cellen. Het grootste deel van de bestaande literatuur schrijft terugval toe aan de voortplanting van een resistente kwaadaardige subkloon die al aanwezig was op het moment van diagnose5. Een recente studie suggereert echter het bestaan van alternatieve mechanismen, zoals epigenetische modificaties die transcriptieprogramma's reguleren, die ook kunnen bijdragen aan terugval6.
Er is veel moeite gedaan om nauwkeurige in vivo modellen te maken om ALLE recidieven te bestuderen. Immunodeficiënte muizen zijn met succes gebruikt voor ALLE implantatie, waarbij de oorspronkelijke ziektekenmerken 7,8 behouden zijn gebleven, wat heeft geleid tot de ontwikkeling van van de patiënt afgeleide xenotransplantaten (PDX's). Dit model maakt de implantatie en proliferatie van originele tumor-/leukemiecellen in een compatibele micro-omgeving mogelijk. Een van de grote voordelen is de mogelijkheid om de respons van getransplanteerde ALLE cellen op chemotherapie 9 tebeoordelen.
PDX-modellen zijn ook gebruikt om ALLE recidieven na te bootsen en te bestuderen. Een protocol ontwikkeld door Samuels et al.10 gebruikte bijvoorbeeld niet-obese diabetische/ernstige gecombineerde immunodeficiënte (NOD/SCID) muizen getransplanteerd met leukemiecellen van patiënten om resistentiemechanismen tegen een inductie-achtig chemotherapieregime te onderzoeken. De auteurs beschreven de behandeling met vincristine, dexamethason, L-asparaginase en daunorubicine (VXLD) en gaven voorbeelden van het aantal behandelingscycli en de timing van terugval. Het model concentreerde zich echter op het analyseren van cellen onmiddellijk na de behandeling - cellen die de initiële therapie overleefden - die waarschijnlijk een minimale restziekte (MRD) vertegenwoordigen in plaats van terugval.
Een recentere studie evalueerde of kortdurende behandeling van ALL-getransplanteerde NOD. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NOD scid gamma of NSG) immunodeficiënte muizen konden terugval voorspellen bij corresponderende patiënten11. ALL-monsters met een gemiddeld risico - van zowel recidiverende als niet-recidiverende patiënten - werden getransplanteerd in muizen en behandeld met een inductie-achtig regime bestaande uit vincristine, dexamethason en L-asparaginase (VXL). De tijd tot implantatie en terugval na de behandeling werden gemeten en vergeleken. De resultaten suggereerden dat dit PDX-model zou kunnen dienen als een prognostisch hulpmiddel voor het voorspellen van patiëntresultaten. Deze bevinding ondersteunt het nut van PDX-muizenmodellen bij het bestuderen van de biologie van ALLE recidieven. Relapsing cellen kunnen bijvoorbeeld op verschillende tijdstippen zijn onderzocht om de mechanismen die ten grondslag liggen aan terugval bloot te leggen.
In dit manuscript presenteren we verbeteringen aan het PDX-muizenmodel voor het bestuderen van B-ALL-terugval. We streven ernaar om ziekterecidief en de kenmerken van recidiverende cellen na hun vorming door inductiechemotherapie te bestuderen. Een inductie-achtig regime met vier geneesmiddelen - vincristine, dexamethason, L-asparaginase en daunorubicine - werd gestandaardiseerd, met behulp van de NSG-muizenstam. Van deze stam is bekend dat deze beperkingen heeft bij het weerstaan van herhaalde chemotherapiecycli als gevolg van de Prkdcscid-mutatie en verhoogde gevoeligheid voor genotoxische stress12. Daarom werd het lichaamsgewicht van het dier gecontroleerd als een marker voor de toxiciteit van de behandeling. Het B-ALL terugvalmodel kan worden onderverdeeld in drie hoofdstappen: (1) transplantatie van ALLE cellen in muizen, waarbij wordt gestreefd naar een implantatiedrempel van 0,2-1% menselijke CD45⁺-cellen in perifeer bloed; (2) 4 weken chemotherapie, gevolgd door een rustperiode tot de eerste terugval (R1); en (3) bij detectie van R1, herhaalde behandelingscycli van het inductietype van 1 week. Daaropvolgende recidieven (R2, R3... RN) kan optreden en het interval tussen behandeling en terugval (Δt) wordt geregistreerd. Een progressieve verkorting van Δt wordt geïnterpreteerd als een indicatie van verworven resistentie tegen geneesmiddelen. Als onderdeel van meer diepgaand onderzoek naar de mechanismen van terugval, kunnen B-ALL-cellen voor en na verschillende stadia van het protocol worden verzameld. Het is belangrijk om te benadrukken dat, afhankelijk van de tijd tussen het optreden van een terugval en het herstel van de cellen, de inherente mechanismen van dit fenomeen mogelijk niet behouden blijven. Met het oog hierop is het uiterst belangrijk dat terugvalcellen snel na bevestiging van de terugval worden verzameld. De verzamelde cellen kunnen worden gebruikt voor toekomstige fenotypische en genetische analyses, waaronder beoordelingen van de dynamiek van de celcyclus, celmigratie, leukemie-initiërende celfrequentie, chromosomale veranderingen en epigenetische modificaties.
Voor de doeleinden van dit artikel zullen we ons concentreren op het beschrijven van het terugvalmuismodel. Gedetailleerde informatie zal worden verstrekt voor de drie experimentele fasen - transplantatie, behandeling tot eerste terugval (R1) en cyclische behandeling tot meervoudige recidieven (R2, R3...). We hopen dat dit model onderzoekers in staat zal stellen om chemotherapie-resistente B-ALL-cellen te genereren uit verschillende subtypes, waardoor dieper onderzoek mogelijk wordt naar de cellulaire en moleculaire veranderingen die gepaard gaan met terugval. Uiteindelijk kan dit bijdragen tot een beter begrip van resistentiemechanismen en de ontwikkeling van effectievere en gepersonaliseerde therapieën vergemakkelijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle dierproeven zijn uitgevoerd volgens de voorschriften en ethische richtlijnen van Comissão de Ética no Uso de Animais van Centro Infantil Boldrini (CEUA/Boldrini 0047-2024). De leukemiemonsters die in deze studie werden gebruikt, werden verkregen uit biobankflesjes van patiënten die werden behandeld in Centro Infantil Boldrini, die het gebruik van hun cellen toestonden via een geïnformeerd toestemmingsformulier. Het project werd goedgekeurd door de Institutionele Ethische Commissie (CAAE 34601120.7.0000.5376).
1. Leukemieceltransplantatie en monitoring van implantatie
2. Behandeling van muizen
3. Herhaalde behandelingscycli tot het verschijnen van resistente cellen
4. Herstel van leukemische cellen door orgaanroof
5. Isolatie van leukemische cellen door gradiëntcentrifugatie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In het kader van onze studies werden voorloper B-cel ALL-monsters geselecteerd uit twee patiëntengroepen: één die een gunstige respons vertoonde, zoals bepaald door de afwezigheid van leukemische cellen in perifeer bloed op dag 8 en afwezigheid van resterende leukemiecellen in het beenmerg op dag 15, 33 en 78/96. De andere groep werd gevormd door ALL's die overeenkwamen met de moleculaire subgroepen van de vorige, verkregen van patiënten met een slechte k...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Inzicht in de biologische mechanismen die ten grondslag liggen aan neoplastische ziekten is essentieel voor de ontwikkeling van effectievere therapieën en voor het verbeteren van de patiëntresultaten. Bij aandoeningen zoals pediatrische acute lymfatische leukemie zijn deze onderzoekende benaderingen niet alleen relevant voor het verhogen van de genezingspercentages, maar hebben ze ook bijzondere waarde voor patiënten bij wie de standaardbehandelingen de grenzen van therapeutische intensi...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren geen belangenconflicten.
We danken het Centro Infantil Boldrini en alle patiënten die hun monsters voor de studie hebben gedoneerd. Manuella M. Hoff ontving een fellowship van de Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) van de São Paulo Research Foundation (FAPESP, 2024/ 03383-2). José A. Yunes ontving een productiviteitsbeurs van de National Counsel of Technological and Scientific Development (CNPq, 308399/2021-8). Dit werk werd ondersteund door onderzoeksfinanciering van het Braziliaanse ministerie van Volksgezondheid door het PRONON-programma (Programa Nacional de Apoio à Atenção Oncológica, NUP 25000.211174/2019-45).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1 mL spuit | BD | #309628 | Orgaanophalang |
| 10 mL steriele water voor injectie | Halex Istar Indústria Farmacêutica LTDA | https://www.medstoremaringa.com.br/produtos/agua-destilada-10ml-pack-c-5un-isofarma/ | Drug reconstitutie |
| 10X RBC Lysis Solution | BioLegend | #420302 | Bewerking van muizenbloedmonster |
| 5-kanaals celanalysator | BD Biosciences | 658226R1 | Flow Cytometer |
| 70 uM Celzeef | Falcom | #352350 | Orgaanophalang |
| Acepromazinemaleaat Inj | Vetnil LTDA | https://vetnil.com.br/produto/acepran-r-1 | Muizenanesthesie |
| APC anti-menselijke CD45 - isotype muis IgG1 - HI30 klon | BioLegend | #304037 | Lymfocytenvlekking |
| Asparaginase 10000 U | Aginase/medac | #88660100 | Muizenbehandeling |
| Brilliant-Violet 605 anti-muis CD45 - isotype muis IgG2 - 30-F11 klon | BioLegend | #103139 | Lymfocytenvlekking |
| Daunorubicine | Farmarin | #116880025 | Muizenbehandeling |
| Dexamethason | Aché | #00000066 | Muizenbehandeling |
| Dimethylsulfoxide | Sigma-Aldrich | #589569 | Lymfocytcryopreservering |
| Wegneembare naald - 0,60 x 25 mm (23G x 1’’) | BD | #300388 | Orgaanophalang |
| Sterile wegwerplancet | Yancheng Huida Medical Instruments | https://www.cralplast.com.br/produto/lanceta-manual/ | Muizenbloedafname |
| Ethyleendiaminetetraazijnzuur | Life technologies | #15576-O28 | EDTA-oplossing |
| Fetaal bovien serum | Cultilab | #F083 | Lymfocytcryopreservering |
| Flow Cytometry Software Analyse - Versie 10.10.0 | BD Biosciences | https://www.flowjo.com/ | Flowcytometrieanalyse |
| Grafiek en Plotting Software Analyse - Versie 9.5.1 | Dotmatics | https://www.graphpad.com/features | Grafiekplotting en analyse |
| Insulinespuit met gemonteerde naald 1mL FX 12,7 mm X 0,33 mm | Descarpack | e0342101 | Muizentransplantatie en medicatietoediening |
| Ketamine Inj | Sespo Indústria e Comércio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/dopalen-pecuaria/ | Muizenanesthesie |
| Multifunctionele chirurgische platform voor knaagdieren | Kent Scientific Corporation | https://www.kentscientific.com/products/surgisuite/ | Chirurgische muisprocedures |
| PE anti-menselijke CD19 - isotype muis IgG1 - HIB19 klon | BioLegend | #302208 | Lymfocytenvlekking |
| Kaliumchloride | Sigma-Aldrich | P3911-1KG | PBS-oplossing |
| Kaliumdiwaterstoffosfaat | Sigma-Aldrich | P0662-1KG | PBS-oplossing |
| Reagens voor lymfocytisolatie | Cytiva | #17-1440-02, pack of 6 × 100 mL | Lymfocytisolatie uit geoogste organen |
| Natriumchloride | Sigma-Aldrich | S9888-1kg | PBS-oplossing |
| Natriumdiwaterstoffosfaat | Sigma-Aldrich | S9763-1KG | PBS-oplossing |
| Sterile Anatomische Dissectiepincet - 12 cm ABC 0170 | Lab Líder | 120 | Chirurgische muisprocedures |
| Steriele schaar 12 cm - ABC 0321 | Lab Líder | 136 | Chirurgische muisprocedures |
| Vincristine | Libbs | #7896094208483 | Muizenbehandeling |
| Xylazin Inj | Sespo Indústria e Comércio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/anasedan-10-ml-bovinos-e-equinos/ | Muizenanesthesie |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.