Ten protokół opisuje, jak ocenić synergizm między przeciwciałem przeciwnowotworowym a lekami przeciwnowotworowymi w modelach przedklinicznych za pomocą równania indeksu kombinacji Chou i Talalay.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje, jak ocenić synergizm między przeciwciałem przeciwnowotworowym a lekami przeciwnowotworowymi w modelach przedklinicznych za pomocą równania indeksu kombinacji Chou i Talalay.
Wzmocnienie wrogich przeciwciał monoklonalnych (mAb) przez chemioterapeutyki stanowi cenną strategię projektowania skutecznej i bezpieczniejszej terapii przeciwko rakowi. W tym miejscu przedstawiamy protokół identyfikacji racjonalnej kombinacji na etapie przedklinicznym. Po pierwsze, opisujemy test oparty na komórkach w celu oceny synergii między przeciwnowotworowym mAb a lekami cytotoksycznymi, który wykorzystuje równanie indeksu kombinacji Chou i Talalay1. Obejmuje to pomiar wrażliwości komórek nowotworowych na leki i przeciwciała za pomocą testu MTT, a następnie zautomatyzowaną analizę komputerową w celu obliczenia wartości indeksu kombinacji (CI). Wartości CI wynoszące <1 wskazują na synergizm między badanymi mAb a czynnikami cytotoksycznymi1. Aby potwierdzić wyniki badań in vitro in vivo, opisujemy metodę oceny skuteczności schematu skojarzonego w modelu guza ksenoprzeszczepu. W tym modelu skojarzony schemat znacznie opóźnia wzrost guza, co skutkuje znacznym wydłużeniem przeżycia w porównaniu z kontrolami z pojedynczym środkiem. Co ważne, eksperymenty in vivo wykazały, że schemat skojarzony jest dobrze tolerowany. Protokół ten umożliwia skuteczną ocenę kombinacji leków przeciwnowotworowych w modelach przedklinicznych oraz identyfikację racjonalnej kombinacji do oceny w badaniach klinicznych.
Konwencjonalne podejście w leczeniu wielu różnych typów nowotworów opierało się na monoterapii. Choć metoda ta jest wciąż stosowana w wielu przypadkach, napotkała ona szereg przeszkód, co doprowadziło do wyboru terapii skojarzonych2. W szczególności komórki nowotworowe są bardziej podatne na rozwój oporności podczas leczenia pojedynczym lekiem poprzez indukcję alternatywnych mechanizmów przetrwania3, co prowadzi do niepowodzenia terapeutycznego u pacjentów4. Ponadto w monoterapii leki są zazwyczaj podawane w wysokich dawkach. Sytuacja ta często skutkuje wystąpieniem silnych, zależnych od dawki działań niepożądanych, które mogą być nie do zniesienia i zmuszać lekarzy do przerwania leczenia2. Z tych powodów obecnie preferuje się łączenie cząsteczek przeciwnowotworowych nad monoterapią.
Idealne kombinacje leków to takie, które działają synergistycznie przeciwko komórkom nowotworowym, nie zwiększając jednocześnie toksyczności wobec komórek prawidłowych. Synergizm odnosi się do oddziaływania dwóch lub więcej leków, które wywołuje efekt terapeutyczny większy niż suma efektów każdego z leków działających osobno. Takie interakcje mogą prowadzić do zwiększenia klinicznej skuteczności terapeutycznej2. Ograniczają one oporność na leczenie, zwiększają skuteczność i mogą również zmniejszać toksyczność2. W rzeczywistości dawka każdego leku może zostać zmniejszona w celu zredukowania działań niepożądanych poprzez celowanie w różne szlaki sygnałowe. Ponadto jedna z cząsteczek może pełnić rolę czynnika uwrażliwiającego komórki nowotworowe. Działanie drugiego leku może zostać wzmocnione w komórkach uwrażliwionych, co pozwala na zastosowanie mniejszych dawek5.
Terapia skojarzona może obejmować dwa lub więcej leków chemioterapeutycznych i/lub leków biologicznych, takich jak przeciwciała monoklonalne6. Przeciwciała te specyficznie celują w komórki wykazujące ekspresję interesującego antygenu powierzchniowego i są zdolne do niszczenia komórek nowotworowych poprzez szlaki immunologiczne, w tym cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC), z udziałem efektorowych komórek układu odpornościowego7, oraz cytotoksyczność zależną od dopełniacza (CDC)6. Mogą one również działać via nieimmunologiczny mechanizm zapśredniczony przez apoptozę8,9,10,11. W takim przypadku indukcja procesu programowanej śmierci komórki może uwrażliwić komórki nowotworowe, osłabić ich funkcje i sprawić, że towarzyszący lek chemioterapeutyczny będzie bardziej skuteczny przy niższej dawce. W związku z tym proapoptotyczne przeciwciała monoklonalne są dobrymi kandydatami do projektowania schematów skojarzonych z lekami przeciwnowotworowymi.
Opisano różne modele matematyczne służące do oceny synergizmu leków; jednym z nich jest metoda indeksu kombinacji1. Metoda ta opiera się na zasadzie efektu medianowego opracowanej przez Chou1. Równanie efektu medianowego koreluje dawkę leku z efektem leku w następujący sposób.
![figure-introduction-1 Wzór na dyfuzję D=Dm[Fa/(1-Fa)]^(1/m), badania edukacyjne.](/files/ftp_upload/58291/58291eq1.jpg)
Tutaj D to dawka leku; Dm to dawka efektu medianowego; Fa to frakcja poddana działaniu dawki; m to wykładnik określający kształt wykresu zależność dawka-efekt1. Dawka efektu medianowego jest wykorzystywana do obliczenia dawki Dx leku, która hamuje lub zabija „x” procent komórek. Następnie oblicza się wartość CI, aby ocenić efekt addytywny kombinacji leków, w następujący sposób1.

Wartość CI równa 1 wskazuje na efekt addytywny, wartość CI <1 wskazuje na efekt synergistyczny, natomiast wartość CI >1 wskazuje na antagonizm1. Zastosowanie tej metody jest dodatkowo ułatwione dzięki dostępności programu komputerowego CompuSyn, który automatycznie określa synergizm i antagonizm dla wszystkich symulowanych dawek lub poziomów efektu12.
Nasz zespół opracował przeciwciało monoklonalne (mAb) 8B6 specyficzne dla antygenu neuroblastoma gangliozydy O-acetyl-GD2 (OAcGD2)13, a następnie wykazał, że mAb to jest w stanie indukować śmierć komórek o charakterze apoptozy11. Aby zbadać, czy mAb 8B6 może uwrażliwić komórki neuroblastoma na środek przeciwnowotworowy topotekan, zaadaptowaliśmy wspomnianą wyżej metodę opracowaną przez Chou1. Najpierw wyznaczamy wartości dawki efektywnej 50 (ED50) dla mAb 8B6 oraz topotekanu. Następnie komórki neuroblastoma poddaje się działaniu obu związków w stosunkach ekwiwalentnych w oparciu o wartości ED50, aby wyznaczyć wartości CI przy użyciu wspomnianego wcześniej oprogramowania symulacyjnego. Metoda ta pozwala nam wykazać synergizm między mAb 8B6 a topotekanem in vitro. W dalszej części opisujemy protokół służący do dalszej oceny skuteczności i bezpieczeństwa tego schematu skojarzonego in vivo. Protokół ten można z łatwością zastosować w celu wyboru skutecznych i bezpiecznych kombinacji przeciwnowotworowych przeciwciał monoklonalnych i środków chemioterapeutycznych w badaniach przedklinicznych. Schematyczna prezentacja tego badania została przedstawiona na Rysunku 1.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Hodowla zwierząt i procedura eksperymentalna zostały zatwierdzone przez rząd francuski (umowy #C44-278 i #APAFIS 03479.01). Opieka nad zwierzętami i procedury zostały przeprowadzone zgodnie z dyrektywą UE 2010/63/UE i francuską ustawą #2013-118 o ochronie zwierząt wykorzystywanych do celów naukowych.
1. Ocena interakcji między mAb 8B6 a topotekanem in vitro
2. Generacja ludzkich ksenoprzeszczepów nerwiaka zarodkowego u nieotyłych myszy gamma z cukrzycą NOD (myszy NSG)
UWAGA: Wyklucz wszelkie zanieczyszczenia kultury komórkowej. Ponieważ matryca błony podstawnej tworzy żel o temperaturze powyżej 5 °C, wszystkie kultury lub podłoża mające kontakt z odczynnikiem do matrycy błony podstawnej powinny być wstępnie schłodzone/lodowate. Utrzymuj matrycę błony podstawnej na lodzie podczas całego procesu.
3. Podawanie leków i przeciwciał u myszy
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Reprezentatywne wyniki i rysunki zostały zaadaptowane za zgodą z wcześniej opublikowaną pracą14.
Przeciwciało monoklonalne Anti-OAcGD2 mAb 8B6 synergistycznie nasila hamujący wpływ topotekanu na wzrost linii komórkowej neuroblastoma:
Aby ustalić stężenia leku i przeciwciała do oceny synergizmu między topotekanem a mAb 8B6, w pie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Aby przewidzieć wpływ interakcji między lekami, można zastosować trzy metody: metodologię izobogromu17, nieliniowy model mieszaniny18 oraz indeks kombinacji1. Kombinowana analiza indeksowa jest najczęściej stosowana, ponieważ jej zastosowanie jest uproszczone dzięki dostępności przyjaznego dla użytkownika programu komputerowego. W tym celu najpierw scharakteryzowaliśmy odpowiedź dawka-skutek każdego środka stosowanego samodzielnie lub w połączeniu, w...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
S.Fa., J.F. i S.B. są wyznaczeni jako wynalazcy oczekujących patentów obejmujących kliniczne zastosowanie przeciwciał terapeutycznych anty-O-acetylo-GD2.
Grant support: Fondation de Projet de L'Université de Nantes, les Bagouz' à Manon, La Ligue contre le Cancer comité de Loire-Atlantique, comité du Morbihan, and comité de Vendée, une rose pour S.A.R.A.H, L'Etoile de Martin and la Société Française de Lutte contre les Cancers et les leucémies de L'Enfant et de de L'adolescent (SFCE). M.B. i J.F. są wspierani przez La Ligue Contre Le Cancer. Autorzy dziękują UTE-obiektowi Structure Fédérative de Recherche François Bonamy. Autorzy dziękują również dr S. Suzin (Inserm, Paryż) za dostarczenie komórek IMR5 oraz pani H. Estéphan za pomoc techniczną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw do proliferacji komórek (MTT) | Roche | 11-465-007-001 | |
| Oprogramowanie CompuSyn | Combosyn | można pobrać bezpłatnie ze strony http://www.combosyn.com | |
| Golarka elektryczna | Bioseb | BIO-1556 | |
| Surowica cielęca płodu | Eurobio | CVFSVFF00-01 | 10% inaktywowana termicznie surowica cielęca płodu w RPMI 1640 |
| Firefox | Mozilla Corporation | Firefox można pobrać za darmo ze strony http://www.mozilla.org/en-US/firefox/ | |
| Heat lamp | Verre& Kwarc | 4003/1R | |
| Ludzka linia komórkowa nerwiaka zarodkowego IMR-5 | Accegen Biotechnology | ABC-TC0450 | IMR-5 jest klonem ludzkiej linii komórkowej nerwiaka zarodkowego IMR32 5459762. Komórki IMR-5 zostały hojnie dostarczone przez Dr. Santos Susin (U.872, Paryż, Francja) |
| L-glutamina | Gibco | 25030-024 | 2 mM w roztworze do lizy RPMI 1640 |
| Roche | 11-465-007-001 | ||
| mAb 8B6 | University of Nantes | N/A | |
| Matrigel | Corning | 354248 | |
| Multiskan FC | Thermofischer Scientific | N08625 | |
| Igła 21G 1 & frac12; | do 304432 | BD Microlance | |
| 25G 1 | Terumo | NN-2525R | |
| Myszy NSG | Charles River Laboratories | 5557 | |
| Nunc MicroWell 96-dołkowe mikropłytki | Thermofisher | 167008 | |
| PBS | VWR | L182-10 | |
| PBS, 0,05% EDTA | Sigma-Aldrich | E9884 | |
| PC, który działa Windows 7 | Microsoft | Windows 7 można kupić pod adresem http://www.microsoft.com/en-gb/software-download/windows7 | |
| Penicylina-Streptomycyna | Gibco | 15140-122 | 100 jednostek/ml penicyliny i 100 mg/ml streptomycyny w RPMI 1640 |
| Zbiornik odczynnika | Thermofischer Scientific | 8094 | |
| Odstraszacz gryzoni | Bioseb | TV-150-SM | |
| RPMI 1640 | Gibco | 31870-025 | |
| Strzykawka 1 ml | Henke Sass Wolf | 5010.200V0 | |
| Topotecan | Sigma-Aldrich | T2705 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.