RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Nieodwracalna elektroporacja (IRE) to technika ablacji nietermicznej stosowana w leczeniu miejscowo zaawansowanego raka trzustki. Będąc stosunkowo nową techniką, wpływ IRE na wzrost guza jest słabo poznany. Opracowaliśmy syngeniczny model myszy, który ułatwia badanie wpływu IRE na raka trzustki.
Rak trzustki (PC), choroba, która zabija około 40 000 pacjentów rocznie w USA, skutecznie unika kilku podejść terapeutycznych, w tym obiecujących strategii immunoterapeutycznych. Nieodwracalna elektroporacja (IRE) to nietermiczna technika ablacji, która indukuje śmierć komórek nowotworowych bez niszczenia sąsiednich struktur kolagenowych, umożliwiając w ten sposób wykonanie zabiegu w guzach znajdujących się bardzo blisko naczyń krwionośnych. W przeciwieństwie do technik ablacji termicznej, IRE powoduje stopniową apoptozę komórek wraz z natychmiastową martwicą wywołaną ablacją i jest obecnie stosowany klinicznie u wybranych pacjentów z miejscowo zaawansowanym PC. Ablacyjna, niespecyficzna dla celu procedura, taka jak IRE, może wywołać niezliczone reakcje w mikrośrodowisku guza. Kilka badań dotyczyło wpływu IRE na wzrost guza w innych typach nowotworów, ale żadne nie koncentrowało się na PC. Opracowaliśmy syngeniczny mysi model PC, w którym guzy podskórne (SQ) i ortotopowe mogą być skutecznie leczone IRE w wysoce kontrolowanych warunkach, co ułatwia różne badania podłużne po zabiegu. Ten model zwierzęcy służy jako solidny system do badania skutków IRE i sposobów poprawy skuteczności klinicznej IRE.
Gruczolakorak przewodowy trzustki (PC) ma stać się drugą najczęstszą przyczyną zgonów z powodu raka w USA około 2020 roku1. Zdecydowana większość pacjentów, u których zdiagnozowano PC, ostatecznie umrze z powodu choroby z odległymi przerzutami2. Mikrośrodowisko PC jest notorycznie immunosupresyjne i chemooporne. Jego zrąb desmoplastyczny zawiera niedobór efektorowych (przeciwnowotworowych) limfocytów T i dużą liczbę leukocytów immunosupresyjnych, w tym makrofagów związanych z nowotworem (TAM), komórek supresorowych pochodzenia szpikowego (MDSC) i regulatorowych limfocytów T (Tregs)3. Leżą one u podstaw potrzeby opracowania strategii multimodalnych, które przeciwdziałają tym skutkom mikrośrodowiska.
IRE został opracowany jako nietermiczna metoda ablacji nowotworów. W przeciwieństwie do technik ablacji termicznej, IRE nie powoduje szybkiej martwicy koagulacyjnej, ale zamiast tego powoduje stopniową apoptozę komórki 4. Co ważne w przypadku guzów trzustki, IRE nie jest podatny na efekty "radiatora" i może być wykonywany tuż obok naczyń krwionośnych5. Technologia ta posiada zezwolenie 510(k) od klasy FDA6 i jest obecnie stosowana klinicznie u wybranych pacjentów z miejscowo zaawansowanym lub granicznym resekcyjnym rakiem trzustki. W największej opublikowanej serii IRE dla PC7, mediana przeżycia pacjentów poddawanych IRE była w przybliżeniu dwukrotnie większa niż przeżycie pacjentów leczonych samą nowoczesną chemioterapią bez resekcji8,9.
Kilka badań wykazało, że ablacja termiczna wywołuje ogólnoustrojową odpowiedź immunologiczną w innych typach nowotworów (recenzowane w Chu et al.10). Ablacja prądem o częstotliwości radiowej (RFA) w modelach nowotworów zwierzęcych prowadzi do zwiększonego nacieku limfocytów T11,12, w tym wzrost aktywowanych komórek NK u pacjentów z rakiem wątrobowokomórkowym13,14 oraz spadek immunosupresyjnych limfocytów Treg u pacjentów z rakiem płuc15. Znacznie mniejsza liczba badań dotyczyła reakcji immunologicznych, mikrośrodowiskowych i urazowych na IRE16. Wykazano, że IRE stymuluje ogólnoustrojową odpowiedź immunologiczną w immunokompetentnych modelach mysich, w których wzrost wtórnych (przeciwstronnych) alloprzeszczepów komórek nerki został zmniejszony lub uniemożliwiony przez IRE guza pierwotnego dwa tygodnie wcześniej17. Zaobserwowali również, że myszy immunokompetentne wymagały mniejszego napięcia do całkowitej regresji niż myszy z obniżoną odpornością. Wysunięto hipotezę, że IRE może powodować lepszą prezentację antygenu w porównaniu z martwicą koagulacyjną ablacji termicznej, ale nie zostało to specjalnie zbadane.
Opracowaliśmy syngeniczny mysi model PC z linii komórkowej KPC-Luc 4580 (prezent od J.J. Yeh z University of North Carolina), który pochodził z nowotworu, który rozwinął się u samca LSL-KrasG12D/+; LSL-TRP53R172H/+; PDX1Cre/+; Mysz LSL-ROSA26 Luc/+, do badania miejscowych i ogólnoustrojowych skutków IRE18,19. Ta linia komórkowa eksprymująca lucyferazy jest immunogenna, a także rakotwórcza u immunokompetentnych myszy C57BL / 6 po wstrzyknięciu SQ lub ortotopowo i niezawodnie wytwarza przerzuty do wątroby po wstrzyknięciu do śledziony. Wykorzystaliśmy programowalny generator impulsów fali prostokątnej do dostarczania impulsów elektrycznych o wielkości 100 μs przy stosunku napięcia do odległości 1500 V/cm za pomocą dwuigłowej sondy (oddalonej od siebie o 5 mm) lub platynowej pęsety do guzów SQ lub ortotopowych odpowiednio u myszy, aby modelować efekty IRE u małego zwierzęcia.
Wszystkie eksperymenty na zwierzętach przeprowadzone zgodnie z tym protokołem muszą zostać zatwierdzone przez odpowiedni Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC). Wszystkie opisane tutaj procedury zostały zatwierdzone przez IACUC UCSD.
1. Pozyskaj zwierzęta odbiorcy
UWAGA: Linia komórkowa KPC-Luc 4580 powstała z guza powstałego w LSL-KrasG12D/+; LSL-TRP53R172H/+; PDX1Cre/+; Mysz LSL-ROSA26 Luc/+ (KPC), która jest genetycznie zmodyfikowanym modelem komputera PC na tle C57BL/6. Zaletą tej linii komórkowej jest to, że konstytutywnie wyraża monitorowanie guza umożliwiające lucyferazy w modelach ortotopowych. Jednak inne linie komórkowe mogą być również używane, o ile są one zgodne z tłem genetycznym myszy biorcy.
2. Komórki hodowlane
3. Indukcja guzów SQ
4. Indukcja guzów ortotopowych
5. IRE guzów SQ
6. IRE guzów ortotopowych
UWAGA: IRE guzów ortotopowych wymaga drugiej operacji przeżycia na tej samej myszy, co wymaga specjalnej zgody lokalnego IACUC przed rozpoczęciem.
Postępowaliśmy zgodnie z procedurą opisaną powyżej i wygenerowaliśmy guzy SQ na 5 - 6 tygodniowych myszach C57BL/6 typu dzikiego, którym zaszczepiono 1 x 106 komórek z 50% BMM. Kiedy rozmiar guza osiągnął średnicę 5-6 mm, kilka myszy poddano eutanazji, ich guzy wycięto i wszczepiono ortotopowo myszom z biorcą C57BL / 6. IRE wykonano 10 dni po implantacji, jak pokazano na osi czasu na Rysunek 1. IRE przeprowadzono na pozostałych myszach z guzami SQ.
W guzach SQ napięcie IRE i czas trwania impulsu były utrzymywane na stałym poziomie odpowiednio 1,500 V/cm i 100 μs, ale liczba impulsów była różna. Rysunek 2 pokazuje, że guzy SQ u kilku myszy uległy całkowitej regresji po 150 impulsach IRE, ale nie tak dobrze po 75 impulsach. W sumie 4 z 9 myszy wykazały całkowitą regresję guza po 150 impulsach IRE. Analiza histologiczna tkanki nowotworowej 1 tydzień po IRE wykazała duże obszary centralnej martwicy guza, których nie obserwowano w kontrolnych nieleczonych guzach. Ten martwiczy rdzeń był otoczony żywą tkanką nowotworową w przypadkach niepełnej regresji guza (Ryc. 3). Udało się również wszczepić guza ortotopowego, a tempo wzrostu monitorowano za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego in vivo, pokazującego guz w 10 i 15 dniu (Ryc. 4) po implantacji. IRE przy 150 impulsach okazał się również skuteczny w guzach ortotopowych (Ryc. 5) wykazujących zmniejszoną objętość guza. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki te pokazują zdolność tego modelu do symulowania efektów IRE w immunokompetentnym modelu myszy, zapewniając w ten sposób platformę do testowania różnych warunków i kombinacji IRE w leczeniu PC.

Rysunek 1: Schematyczne przedstawienie pokazuje przebieg czasowy implantacji guza i IRE. W przypadku guzów SQ IRE wykonuje się, gdy tylko guz osiągnie średnicę 5 - 6 mm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Obrazowanie bioluminescencyjne lucyferazy pokazuje zmniejszenie wzrostu guza po IRE w modelu SQ. Linia komórkowa KPC-Luc konstytutywnie eksprymuje lucyferazy, dzięki czemu możliwe jest monitorowanie wzrostu guza w odpowiedzi na IRE w czasie rzeczywistym. Obrazowanie bioluminescencyjne w dniu 14 po IRE pokazuje całkowitą regresję guza u jednej z myszy leczonych 150 impulsami IRE, podczas gdy niepełną regresję zaobserwowano przy 75 impulsach IRE w porównaniu z nieleczoną kontrolą. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Barwienie tkanki nowotworowej hematoksyliną i eozyną pokazuje zmiany w architekturze tkanki po IRE. Guzy SQ wystawione na działanie IRE wykazywały duże obszary martwicy centralnie, otoczone regionami żywej tkanki, co w niektórych przypadkach wskazuje na niewystarczające pokrycie IRE. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Obrazowanie bioluminescencyjne pokazuje udaną implantację guza ortotopowego i jego wzrost w czasie. Zdjęcia wykonano za pomocą komercyjnego instrumentu do obrazowania bioluminescencyjnego z luminescencją uchwyconą przy 1 minutowej ekspozycji. Myszom wstrzyknięto 30 mg/kg roztworu D-lucyferyny dootrzewnowo 10 minut przed obrazowaniem. Podczas zabiegu myszy utrzymywano w znieczuleniu przy użyciu 2% izofluranu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: IRE indukuje zmniejszenie wzrostu guza w ortotopowych guzach PC. (A) Obrazy bioluminescencyjne myszy z ortotopowym PC wykazały zmniejszony sygnał lucyferazy 7 dni po IRE w porównaniu do pozorowanej operacji, co sugeruje zmniejszenie obciążenia żywego guza w wyniku IRE. (B) Średnia objętość wyciętych guzów ortotopowych (+ błąd standardowy) u myszy kontrolnych w porównaniu z myszami, które przeszły IRE. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Autorzy nie posiadają żadnych istotnych informacji finansowych.
Nieodwracalna elektroporacja (IRE) to technika ablacji nietermicznej stosowana w leczeniu miejscowo zaawansowanego raka trzustki. Będąc stosunkowo nową techniką, wpływ IRE na wzrost guza jest słabo poznany. Opracowaliśmy syngeniczny model myszy, który ułatwia badanie wpływu IRE na raka trzustki.
RRW otrzymało wsparcie dla tej pracy z grantu Collaborative Translational Research Grant, ufundowanego przez San Diego C3 Padres Pedal the Cause (#PTC2017).
| Elektroporator prostokątny ECM 830 | Aparat Harvarda | BTX # 45-0002 ( 58018-004 ) | |
| 2 elektroda igłowa | Aparat Harvard | 45-0167 | |
| Stopowy wyłącznik bezpieczeństwa | Aparat Harvarda | 45-0211 | |
| Platynowa pęseta | Aparat Harvarda | 45-0486 | |
| DMEM-F12 pożywka | ThermoFisher Scientific | 11320-033 | |
| Surowica bydlęca | płodu ThermoFisher Scientific | 10437028 | |
| Trypsyna | ThermoFisher Scientific | 25200056 | |
| Matrigel | Corning | 354230 | |
| Izofluran | Sigma-Aldrich, Inc. | 792632 | |
| Lacrilube | Fisher Naukowy | 19090646 | |
| Buprenorfina | Fisher Scientific | NC1292810 | |
| D-luciferrin | Perkin Elmer | 122799 | |
| IVIS System obrazowania Spectrum In Vivo | Perkin Elmer | 124262 | |
| Szczep myszy C57BL/6J | Laboratorium Jacksona | Linia000664/Black 6 | |
| Cell (KPC-Luc 4580) | J.J. Yeh Lab na Uniwersytecie Karoliny | Północnej | |
| Igły strzykawkowe BD Precisionglide | Sigma-Aldrich, Inc. | Wacik nasączony alkoholem Z192406 | |
| (70% alkoholu izopropylowego) | BD | 326895 | |
| Suwmiarka cyfrowa | ThermoFisher Scientific | 14-648-17 | |
| Skalpele jednorazowe, sterylne | Aplikatory VWR | 21909 | |
| z końcówką bawełnianą | VWR | 89198 | |
| Igła do szwów, 45 cm, rozmiar 6-0 | Aparat Harvard | 72-3308 | |
| Igła do szycia, 45 cm, rozmiar 4-0 | Aparat Harvard | 72-3314 | |
| Powidon-jod 10% | BD | 29900-404 | |
| Jednorazowa podkładka rozgrzewająca | KORPORACJA NAUKOWA KENT | TP-3E | |
| MASZYNKA DO STRZYŻENIA WŁOSÓW MYSZ | KENT SCIENTIFIC CORP. | CL8787 | |
| Serweta chirurgiczna | Aparat Harvard | 59-7421 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | ThermoFisher Scientific | 10010023 |