1. Przygotowanie zawiesiny komórek nowotworowych
Uwaga: Odpowiednie zgody instytucjonalne na wykorzystanie materiału pacjenta i zwierząt są wymagane do założenia i utrzymania pierwotnych ksenoprzeszczepów glejaka ortotopowego. W Vanderbilt University Medical Center wycięty materiał nowotworowy, który wykracza poza wymagany do celów diagnostycznych, jest pobierany za zgodą pacjenta do repozytorium tkanek badawczych. Próbki są oznaczane losowym 5-cyfrowym numerem bazy danych REDcap, a wszystkie identyfikatory specyficzne dla pacjenta są usuwane. Baza danych REDcap zawiera zanonimizowane dane kliniczne dla każdej próbki w repozytorium tkanek, w tym płeć, wiek (w latach), rasę, status przeżycia, patologię, leczenie raka, rok resekcji i czas do progresji. Aby zachować sterylność i zoptymalizować skuteczność metody pierwotnego ksenoprzeszczepu, wszystkie odczynniki, autoklawowane parowo narzędzia chirurgiczne oraz miejsce operacyjne powinny być wcześniej zebrane lub przygotowane
.
Uwaga: Próbki glejaka często zawierają duże ilości mieliny i zanieczyszczeń. W zależności od wielkości próbki może być konieczne użycie więcej niż 4 nieciągłych rurek gradientowych w celu odpowiedniego usunięcia mieliny i zanieczyszczeń.
Uwaga: Proces jest zakończony, gdy nie ma żadnej lub pozostało niewiele wyraźnie widocznej niezdysocjowanej tkanki. Unikaj wprowadzania pęcherzyków podczas procesu rozcierania.
>Uwaga: Żywotność komórek po dysocjacji wynosi zazwyczaj >90%. Niższa żywotność może odzwierciedlać wiele zmiennych, w tym nieoptymalne obchodzenie się z tkankami lub czas transportu z sali operacyjnej, metodę kriokonserwacji lub technikę dysocjacji papainy. Niższa żywotność komórek może być jednak nadal wystarczająca, o ile wystarczająca liczba żywotnych komórek może zostać przeszczepiona w odpowiedniej objętości. Na każdą mysz wszczepia się 50 000-200 000 żywotnych komórek o objętości 2 μl. Ze względu na ściętą końcówkę igły strzykawki, do końcowej objętości należy dodać dodatkowe 5 μl zawiesiny komórek, aby zapewnić możliwość pobrania do strzykawki odpowiedniego materiału do każdego wstrzyknięcia. Na przykład, aby wstrzyknąć 2 μl/mysz dla 5 myszy, końcowa objętość powinna wynosić 15 μl (15 μl = (5 x 2 μl) + 5 μl).
- Umieść świeżo wycięty, pozbawiony elementów identyfikujących materiał pacjenta w sterylnym, zamkniętym pojemniku na lodzie w celu transportu do laboratorium. Próbkę należy przetworzyć bezpośrednio do przeszczepu lub poddać ją kriokonserwacji w ciekłym azocie (patrz poniżej) w celu przechowywania w ciekłym azocie i późniejszego wykorzystania.
- Przygotuj roztwory dysocjacji papainy (roztwór papainy, roztwór inhibitora przemywki/proteazy i roztwór o nieciągłym gradicy) w sterylnym kapturze z elementami zestawu i instrukcjami dostarczonymi przez producenta. Oznaczyć sterylne probówki stożkowe z polistyrenu o pojemności 15 ml i rozprowadzić roztwory w następujący sposób:
- Probówka 1: 5 ml roztworu papainy
- Probówka 2: 3 ml roztworu do przemywania / inhibitora proteazy
- Probówki 3-6: po 5 ml roztworu o nieciągłym gradinie
- Umieścić próbkę glejaka w probówce 1 z 5 ml roztworu papainy i rozcierać pipetą o pojemności 5 ml przez 10-20 minut.
- Pipetować materiał w górę i w dół 10 razy, a następnie inkubować materiał przez 2-3 minuty w temperaturze pokojowej przed rozpoczęciem kolejnego cyklu rozcierania.
- Umieścić końcówkę pipety o pojemności 5 ml bliżej dna stożkowej probówki przy każdym cyklu rozcierania w taki sposób, aby końcówka dotykała dna probówki przez ostatnie 2 cykle.
- Wirować przy 300 x g przez 5 minut w temperaturze pokojowej. Usunąć supernatant i odpipetować osad w górę i w dół 10 razy w 3 ml roztworu do przemywania / inhibitora proteazy.
- Ostrożnie nałożyć równą objętość zawiesiny na każdy z 5 ml roztworów o nieciągłym gradinie (probówki 3-6), za pomocą pipetora ustawionego na "grawitacyjną" prędkość dozowania.
- Umieścić probówki w wirówce wyposażonej w wirnik z wahliwym kubełkiem, przy prędkości przyspieszenia zmniejszonej do najniższego ustawienia i wyłączonym hamulcu. Wirować przy 76 x g przez 12 minut w temperaturze pokojowej. Przy wyłączonym hamulcu wirowanie jest zazwyczaj zakończone po 20 minutach.
- Usunąć sklarowany osad, ponownie zawiesić i połączyć każdą osadkę w 5 ml sterylnie zbilansowanego roztworu soli i umieścić komórki na lodzie.
- Usunąć część (10-100 μl) zawiesiny komórek i określić gęstość żywotnych komórek przez wykluczenie błękitu trypanowego za pomocą hemocytometru.
- Wirować przy 300 x g przez 5 minut. Usunąć supernatant i ponownie zawiesić osad komórkowy w gęstości 25 000-125 000 żywych komórek na μl.
- Przenieść odpowiednią objętość zawiesiny komórek do probówki mikrowirówkowej o pojemności 200 μl (probówka do PCR) i umieścić na lodzie.
2. Przygotowanie pola operacyjnego i narzędzi
Uwaga: Podczas zabiegu noszone są sterylne rękawiczki chirurgiczne. W zależności od wymagań każdej instytucji mogą być wymagane fartuchy chirurgiczne, czepki i osłony twarzy.
- Przygotuj zdezynfekowany blat do operacji gryzoni z wydzielonymi przylegającymi obszarami do przygotowania zwierząt, pola operacyjnego i odzyskiwania zwierząt.
- Sterylizuj narzędzia chirurgiczne w autoklawie parowym. Następnie użyj sterylizatora z gorącymi kulkami, aby wysterylizować narzędzia podczas przechodzenia z jednego zwierzęcia na drugie.
3. Indukcja, znieczulenie i analgezja
Uwaga: Operacje trwające dłużej niż 15 minut od momentu znieczulenia myszy wymagają kontaktowego źródła ciepła. Aby zapobiec hipotermii, myszy są wyposażone w źródło ciepła (krążący koc z gorącą wodą) w okresie przed- i pooperacyjnym.
- Przygotować koktajl ketamina/ksylazyna do znieczulenia indukcyjnego w taki sposób, aby każda mysz otrzymywała ketaminę w dawce 100 mg/kg i ksylazynę w dawce 10 mg/kg poprzez wstrzyknięcie 10 μl koktajlu na gram masy ciała.
- Tabela 1. Koktajl znieczulający.
| Koncentracja zapasów | Wolumin do przygotowania |
| Jedna mysz | Pięć myszy | dziesięć myszy |
| Ketamina | 100 mg/ml | 25 μl | 125 μl | 250 μl |
| Ksylazyna | 100 mg/ml | 2,5 μl | 12,5 μl | 25 μl |
| Sól fizjologiczna | | 223 μl | 1,113 μl | 2,225 μl |
| Razem | 250 ul | 1 250 μl | 2 500 μl |
- Przygotować roztwór ketoprofenu do analgezji, rozcieńczając roztwór podstawowy (10 mg/ml) w stosunku 1:20 w sterylnej, wolnej od ropy naftowej wodzie, tak aby każda mysz otrzymała dawkę 5 mg/kg poprzez wstrzyknięcie 10 μl roztworu na gram masy ciała.
- Zważ i zapisz wagę przedoperacyjną. Waga poszczególnych myszy jest różna, ale zazwyczaj waha się od 18 do 22 g.
- Wstrzyknąć 10 μl koktajlu ketamina/ksylazyna na gram masy ciała myszy do przestrzeni dootrzewnowej za pomocą strzykawki insulinowej. Na przykład wstrzyknij 200 μl na 20 g myszy.
- Określ, czy mysz jest w pełni znieczulona przez uszczypnięcie palca tylnej nogi. Zwykle potrzeba 3-5 minut, aby mysz przestała się wycofywać z uszczypnięcia.
- Wstrzyknąć 10 μl roztworu ketoprofenu na gram masy ciała myszy podskórnie w luźną skórę boku za pomocą strzykawki insulinowej. Na przykład wstrzyknij 200 μl na 20 g myszy.
- Ogolić włosy nad czaszką maszynką do strzyżenia, wyszorować odsłoniętą skórę głowy powidonem za pomocą aplikatora z bawełnianą końcówką, a następnie przetrzeć wacik nasączony alkoholem. Powtórz te kroki, peeling powidonowo-jodowy i wacik nasączony alkoholem, jeszcze dwa razy.
- Nałóż maść okulistyczną na oczy myszy.
- Wykonaj 1 cm nacięcie w linii środkowej rozciągające się od tyłu uszu do tuż przed oczami za pomocą sterylnego ostrza skalpela.
- Umieść mysz pod lunetą sekcyjną i odsłoń czaszkę, aby zidentyfikować linie szwów. Wykonując okrężne ruchy wiertłem, wyśrodkuj otwór w kształcie zadzioru 2,5 mm po bokach od bregmy i 1 mm za szwem koronalnym.
4. Przeszczep wewnątrzczaszkowy
Uwaga: Objętości iniekcji przekraczające 2,5 μl mogą być śmiertelne dla myszy.
- Umieść mysz na ramie stereotaktycznej, zaczepiając górne siekacze o pręt siekacza i zakładając zacisk na nos tak, aby czaszka była mocno trzymana w neutralnej pozycji.
- Kilkakrotnie pobrać 5-10 μl komórek w probówce mikrowirówki w górę iw dół do 10 μl strzykawki Hamiltona zaciśniętej w uchwycie sondy manipulatora stereotaktycznego, aby wymieszać zawiesinę i wyeliminować pęcherzyki. Nacisnąć tłok w taki sposób, aby do strzykawki napełnić się 2 μl (objętość wystarczająca do wstrzyknięcia jednego zwierzęcia).
- Pociągnij boczną krawędź nacięcia skóry, aby odsłonić otwór zadzioru i za pomocą mikromanipulatora wprowadź igłę do otworu zadziorów tak, aby ścięta część znajdowała się tuż pod powierzchnią czaszki.
- Przesunąć igłę o 3 mm, a następnie wycofać igłę o 0,5 mm, aby zrobić miejsce do wstrzyknięcia.
- Przesuwać tłok powoli przez 30 sekund, a następnie pozostawić igłę w mózgu przez dodatkowe 2 minuty. Stopniowo wyjmować igłę, wznosząc się o 0,5 mm i czekając dodatkowe 30 sekund przed wyjęciem igły z mózgu.
- Wyjmij mysz z ramki stereotaktycznej i zamknij ranę za pomocą automatycznego klipsa.
- Umieść mysz na podkładce rozgrzewającej, aby utrzymać temperaturę ciała i stale monitorować wzorzec oddychania i kolor błon śluzowych i odsłoniętych tkanek (podeszew stóp).
- Umieść mysz w sterylnej klatce z mikroizolatorem, gdy w pełni wyzdrowieje ze znieczulenia (mostkowego i ambulatoryjnego) i zwróć ją do pomieszczenia dla zwierząt.
5. Opieka i obserwacja zwierząt po implantacji
Uwaga: Najbardziej wiarygodnym wskaźnikiem wszczepienia guza i naciekającego wzrostu jest stopniowa, trwała utrata wagi, której towarzyszy rozwój zgarbionej postawy i szorstkiej sierści. W rzadkich przypadkach obserwuje się deficyty neurologiczne, które obejmują ataksję, niedowład i drgawki. Ortotopowe ksenoprzeszczepy pierwotne są wysoce inwazyjne i rozwijają się przez długi okres czasu. Myszy zazwyczaj wykazują objawy wzrostu guza 3-6 miesięcy po przeszczepie.
- Codziennie obserwuj myszy z ksenoprzeszczepami ortotopowymi pod kątem przyjmowania pokarmu i wody, zachowania, pielęgnacji i oznak infekcji w miejscu nacięcia.
- Podawać ketoprofen (5 mg/kg podskórnie, 1-2 razy dziennie), jeśli po operacji obserwuje się ból lub niepokój.
- Usuń autoclipy 8-10 dni po zabiegu.
- Waż myszy co tydzień.
- Monitoruj oznaki i objawy wszczepienia guza.
6. Zbieranie nowotworów
Uwaga: Dzięki tej metodzie, pierwszy wycinek koronalny zawiera tylną część opuszki węchowej i przednią część płatów czołowych. Wszczepiony guz jest najliczniej występujący w prawej półkuli kolejnych 3 wycinków koronalnych (plasterek #2, #3 i #4), a celownik iniekcyjny jest rutynowo zawarty w wycinku koronalnym #3. W zależności od potrzeb eksperymentalnych, materiał może być stosowany do pasażu guza, zamrożonych skrawków tkanek, skrawków tkanek zatopionych w parafinie utrwalonej w formalinie, cytometrii przepływowej zdysocjowanej tkanki, hodowli komórkowej lub lizatów do analizy DNA, RNA lub białek. Fragmenty guza mogą być kriokonserwowane na przyszłe potrzeby z żywotnością komórek w zakresie 80-95%.
- Eutanazja myszy przez długotrwałą ekspozycję na dwutlenek węgla, a następnie zwichnięcie szyjki macicy.
- Zdekapituj głowy uśpionym myszom u podstawy mózgu (poziom otworu wielkiego) za pomocą większej pary nożyczek chirurgicznych i pociągnij skórę od nacięcia do przodu, aby całkowicie odsłonić czaszkę.
- Usuń mózg.
- Włóż jedną końcówkę cienkich nożyczek chirurgicznych w boczną stronę otworu wielkiego, aby wypoziomować lewy zewnętrzny przewód słuchowy, aby przeciąć kość potyliczną wzdłuż lewej strony czaszki. Wykonaj to samo cięcie po prawej stronie.
- Przetnij kość potyliczną wzdłuż płaszczyzny koronalnej od jednego zewnętrznego przewodu słuchowego do drugiego i usuń kość, aby odsłonić móżdżek.
- Przetnij płytki kostne nosa między oczami.
- Przeciąć szew strzałkowy, przecinając z tyłu wzdłuż szwu strzałkowego od płytek kości nosowej do bregmy. Wykonaj nacięcie w linii środkowej wzdłuż szwu strzałkowego, przecinając z przodu od lambdy do bregmy.
- Ostrożnie włóż końcówkę cienkiej pary kleszczy wzdłuż otworu strzałkowego z każdej strony, aby rozerwać zrost opony twardej czaszki do mózgu, a następnie oderwij dwie połówki czaszki z boku, aby odsłonić grzbietowo mózg i opuszki węchowe.
- Wsuń kleszcze między brzuszną część opuszki węchowej a czaszkę, aby uwolnić wszelkie zrosty.
- Przechyl czaszkę do tyłu, aby umożliwić cofnięcie mózgu, tak aby nerwy wzrokowe i inne nerwy czaszkowe były odsłonięte. Przeciąć nerwy czaszkowe, aby uwolnić mózg do naczynia zawierającego sterylny PBS.
- Przenieś mózg za pomocą szpatułki do ważenia do krajalnicy matrycowej i wygeneruj 2 mm plastry koronalne za pomocą żyletek.
- Ułóż plastry koronalne w naczyniu zawierającym sterylny PBS do dalszej kontroli wzrokowej i dalszego przetwarzania tkanek.
7. Kriokonserwacja nowotworów
- Przygotować roztwór podstawowy pożywki do kriokonserwacji.
- Dodać 50 ml suplementu proliferacyjnego, 5 ml 100x roztworu penicyliny i streptomycyny oraz 450 μl 0,2% heparyny do 450 ml podłoża podstawowego.
- Przechowywać roztwór podstawowy w temperaturze 4 °C z dala od światła.
- Przygotuj roztwór roboczy pożywki do krioprezerwacji.
- Połączyć 47,5 ml pożywki do kriokonserwacji i 2,5 ml sterylnego DMSO w stożkowej probówce polipropylenowej o pojemności 50 ml i dobrze wymieszać.
- Podaniec 1,0 ml roztworu roboczego do każdego kriowialu i przechowywać w temperaturze 4 °C, chronić przed światłem.
- Umieść jeden 2-milimetrowy wycinek koronalny ksenoprzeszczepowanego mózgu w kriowialnym pożywce zawierającej kriokonserwację na lodzie.
- Szczelnie zakręcić fiolkę i umieścić ją w pojemniku do zamrażania w temperaturze -80 °C. Następnego dnia przenieść kriowial do zbiornika z ciekłym azotem w celu dłuższego przechowywania.