Tutaj opisujemy rozwój klinicznie istotnego mysiego modelu raka wątroby, podsumowującego typowe cechy immunologiczne raka wątrobowokomórkowego (HCC).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj opisujemy rozwój klinicznie istotnego mysiego modelu raka wątroby, podsumowującego typowe cechy immunologiczne raka wątrobowokomórkowego (HCC).
Brak klinicznie istotnego modelu zwierzęcego odnoszącego się do typowych cech immunologicznych raka wątrobowokomórkowego (HCC) znacznie utrudnił wyjaśnienie mechanizmów leżących u podstaw i rozwój innowacyjnych strategii immunoterapeutycznych. Aby opracować idealny model zwierzęcy podsumowujący ludzki HCC, immunokompetentne samce myszy C57BL / 6J najpierw otrzymują zastrzyk z czterochlorku węgla (CCl4) w celu wywołania zwłóknienia wątroby, a następnie otrzymują histologicznie normalne hepatocyty onkogenne od młodych samców myszy transgenicznych z antygenem T SV40 (TAg) (MTD2) przez inokulację dośledzionową (ISPL). Androgen wytwarzany u samców myszy biorcy w okresie dojrzewania inicjuje ekspresję TAg pod kontrolą promotora specyficznego dla wątroby. W rezultacie przeniesione hepatocyty stają się komórkami rakowymi i tworzą masy guza w warunkach zwłóknienia wątroby/marskości wątroby. Ten nowatorski model naśladuje inicjację i progresję HCC u ludzi w kontekście zwłóknienia/marskości wątroby i odzwierciedla najbardziej typowe cechy HCC u ludzi, w tym dysfunkcję układu odpornościowego.
Rak wątrobowokomórkowy (HCC) jest najszybciej rozwijającym się typem nowotworu w Stanach Zjednoczonych (US)1,2,3. Każdego roku diagnozuje się około 850 000 nowych przypadków4,5 i 700 000 pacjentów umiera z powodu tej śmiertelnej choroby6,7,8,9,10, co czyni ją drugą najczęstszą przyczyną zgonów związanych z rakiem na świecie. Leczenie HCC obejmuje resekcję chirurgiczną, przeszczep, ablację, chemoembolizację lub terapie ogólnoustrojowe, takie jak sorafenib11. Wczesna diagnoza i leczenie z resekcją chirurgiczną lub przeszczepem mają najwyższą korzyść w zakresie przeżycia całkowitego4. Niestety, większość pacjentów zgłasza się w późniejszym stadium i wymaga leczenia za pomocą ablacji, chemoembolizacji lub sorafenibu12. Sorafenib, receptorowy inhibitor kinazy tyrozynowej (RTKI), został zatwierdzony przez Agencję ds. Żywności i Leków w 2008 r. jako jedyna ogólnoustrojowa terapia lekowa dostępna w leczeniu nieoperacyjnego HCC. Chociaż lek zapewnia tylko niewielki wzrost całkowitego przeżycia, z 7,9 do 10,7 miesiąca13, zapewnił nową strategię terapeutyczną, którą można wykorzystać do leczenia HCC.
Manipulowanie układem odpornościowym w celu wyeliminowania istniejących nowotworów to szybko rozwijająca się dziedzina badań nad rakiem14. Badania nad immunologicznymi punktami kontrolnymi znacznie przyczyniły się do rozwoju leków immunoterapeutycznych w leczeniu raka15,16. FDA zatwierdziła stosowanie przeciwciał (Abs) przeciwko cytotoksycznemu antygenowi 4 limfocytów T (CTLA-4), białku programowanej śmierci komórki 1 (PD-1) i jego ligandowi PD-L1 w leczeniu czerniaka, raka płuc, raka głowy i szyi oraz raka pęcherza moczowego17,18,19,20. Badania kliniczne monoterapii lub terapii skojarzonej z wykorzystaniem jednego lub wielu przeciwciał przeciwko PD-1, PD-L1 lub CTLA-4 w leczeniu zaawansowanego HCC są w toku21,22,23, a niektóre badania wykazały korzystne wyniki. W 2017 roku FDA udzieliła przyspieszonego zatwierdzenia przeciwciała anty-PD-1 w leczeniu pacjentów z HCC, którzy są oporni na sorafenib, ale ogólny wskaźnik odpowiedzi na tę terapię wynosi tylko 14,3%. Inne strategie nie zostały jeszcze przełożone na praktykę kliniczną24,25. Przezwyciężanie głębokiej tolerancji immunologicznej wywołanej przez nowotwór w celu poprawy terapii immunologicznych punktów kontrolnych26; przewidywanie skuteczności terapii immunologicznych punktów kontrolnych; zapobieganie niepożądanym oddziałaniom immunologicznym; optymalizacja drogi podawania, dawkowania i częstotliwości; i znalezienie skutecznych kombinacji terapii27,28,29 pozostają niezwykle trudnymi zadaniami.
Obecnie istnieje kilka konwencjonalnych metod stosowanych do indukowania HCC w modelach mysich i są one stosowane w zależności od konkretnego pytania badawczego badacza30. Chemicznie indukowane mysie modele HCC ze związkami genotoksycznymi naśladują nowotwór złośliwy wywołany urazem. Modele ksenoprzeszczepów poprzez ektopową lub ortotopową implantację linii komórkowych HCC nadają się do badań przesiewowych leków. Pewna liczba genetycznie zmodyfikowanych myszy została zmodyfikowana w celu zbadania patofizjologii HCC. Myszy transgeniczne wykazujące ekspresję genów wirusowych, onkogenów i/lub czynników wzrostu pozwalają na identyfikację szlaków zaangażowanych w hepatokarcynogenezę. Ze względu na nieodłączne ograniczenia, modele te nie podsumowują typowych cech immunologicznych obserwowanych u ludzkiego HCC, co znacznie utrudniło wyjaśnienie mechanizmów leżących u podstaw i opracowanie innowacyjnych strategii immunoterapeutycznych14,15. Niedawno stworzyliśmy klinicznie istotny model mysi. Ten nowatorski model nie tylko naśladuje inicjację i progresję HCC u ludzi, ale także odzwierciedla najbardziej typowe cechy choroby człowieka, w tym dysfunkcję immunologiczną. Scharakteryzowaliśmy jego charakterystykę biologiczną i immunologiczną. Wykorzystując ten nowatorski model, zbadaliśmy różne strategie immunoterapeutyczne w leczeniu HCC31,32,33,34,35,36,37. Ta unikalna platforma pozwala nam badać mechanizmy immunotolerancji indukowanej przez nowotwór i opracowywać strategie terapeutyczne potwierdzające słuszność koncepcji HCC w kierunku ostatecznego przełożenia klinicznego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie procedury, w tym tematy zwierzęce, zostały zatwierdzone przez IACUC na Uniwersytecie Missouri. Wszystkie myszy otrzymały humanitarną opiekę zgodnie z kryteriami określonymi w "Przewodniku dotyczącym opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi i ich wykorzystywania". Poniższa procedura izolacji i inokulacji komórek powinna być wykonywana w kapturze. Wszyscy wykonawcy powinni nosić standardowe środki ochrony osobistej do obchodzenia się z myszami i tkankami.
1. Indukcja zwłóknienia wątroby i marskości wątroby za pomocą iniekcji IP czterochlorku węgla (CCl4)
UWAGA: Zobacz Rysunek 1. (CCl4 jest bardzo niebezpiecznym odczynnikiem, należy obchodzić się z nim ostrożnie i w rękawicach odpornych na chemikalia)
2. Izolowanie transgenicznych hepatocytów Tag-transgenicznych od myszy linii MTD2
UWAGA: Zobacz Tabelę 1 dla przepisów na roztwory.
10x Zbilansowany roztwór soli Earle'a bez Ca lub Mg (EBSS bez Ca lub Mg) 4 g KClTabela 1: Przepisy na rozwiązania.
3. Inokulacja hepatocytów od myszy MTD2 do wątroby myszy dzikiego typu C57BL/6J przez wstrzyknięcie ISPL
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Onkogenne hepatocyty wyizolowane z myszy transgenicznych TAg (Rysunek 2) wszczepiono do wątroby myszy typu dzikiego poprzez wtryskiwanie dospleniczne (Rysunek 3). Przeszczepione hepatocyty skutecznie i wiarygodnie wytworzyły ortotopowe guzy HCC (Rysunek 4) z antygenem swoistym dla guza SV40 TAg (Rysunek 5) w warunkach zapalenia i włóknienia wątroby (Rysunek 1).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dzięki temu protokołowi stworzyliśmy wiarygodny i powtarzalny mysi model HCC, który naśladuje inicjację i progresję HCC u ludzi. Klinicznie wiele czynników ryzyka kolejno indukuje uszkodzenie wątroby, zwłóknienie wątroby, marskość wątroby i końcowy etap HCC. W naszym protokole wstrzyknięcie IP CCl4 służy najpierw do wytworzenia zwłóknienia wątroby u myszy typu dzikiego, co pozwala kolejnym hepatocytom onkogennym na tworzenie guzów w warunkach zwłóknienia wątroby. Odkryliśmy, że tworzenie guza wystąpiło najskut...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie ma nikogo do zadeklarowania.
Ta praca jest wspierana przez NIH/NCI R01 CA164335-01A1 (K. F. Staveley-O'Carroll, PI) oraz NIH/NCI R01CA208396 (Mark Kester, Guangfu Li, Kevin F. Staveley-O'Carroll).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aparat anestezjologiczny | VETEQUIP | IMPAC6 | anestezjologiczny do zabiegu Igła |
| motylkowa | BD | 8122963 | Igła używana do perfuzji wątroby |
| Myszy C57BL/6 | Jackson Lab | 000664 | Myszy stosowane w prototolu |
| Carprofen | CRESCENT CHEMICAL | 20402 | karprofen do uwalniania bólu |
| Sitko komórkowe | CORNING | REF 431751 | Sitko do komórek, 70µ m, do izolacji hepatocytów |
| Wirówka | Beckman Coulter | Allegra X-30R | Wirówka do izolacji komórek |
| Klipsy | Teleflex Medical | REF 523700 | Tytanowe klipsy do śledziony |
| Mikroskop | Zeiss | Primovert | mikroskop do obserwacji komórek |
| Myszy Mtd2 | Nie dotyczy | Prezent od dr Williama A Odbył się w Roswell Park Cancer Institute w 2002 roku, utrzymywany w naszym laboratorium | |
| Igła | BD | REF 305109 | Igła BD Igła do precyzyjnego ślizgu, 27G x 1/2 (0,4 mm x 13 mm) |
| Szew | ETHICON | J303H | powlekany szew VICRYL |
| SV40 T Ag | Abcam | ab16879 | anty-SV40 anty-antygenowe antygenowe antygenowe SV40 do |
| strzykawki | BD | REF 309626 | 1 ml strzykawka TB do wstrzykiwań komórkowych |
| Błękit trypanowy | SIGMA | T 8154 | Roztwór błękitu trypanowego do badania żywotności komórek |
| Klipsy do ran | Reflex | reflex9, nr kat. 201-1000 | klipsy ze stali nierdzewnej do zamykania ran |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.