Onkologia precyzyjna ma na celu znalezienie najkorzystniejszych strategii terapeutycznych dla poszczególnych pacjentów1. Obecnie w celu diagnozy i oceny potencjalnych wyborów terapeutycznych proponuje się liczne modele przedkliniczne, takie jak pierwotna hodowla in vitro, hodowla organoidów in vitro2 oraz ksenoprzeszczepy pochodzące od pacjenta (PDX) u myszy przed lub po hodowli organoidów3. Model PDX wygenerowany przez wstrzyknięcie ludzkich pierwotnych komórek nowotworowych myszom z obniżoną odpornością, jest jednym z najbardziej obiecujących narzędzi do spersonalizowanych badań przesiewowych leków w onkologii klinicznej3,4. W przeciwieństwie do hodowlanej linii komórkowej in vitro, modele PDX zwykle zachowują integralność i heterogeniczność środowiska guza in vivo, lepiej naśladując różnorodność i idiosynkratyczne cechy różnych pacjentów z nowotworem, a zatem mogą przewidywać potencjalny wynik medyczny pacjentów4. Jednak generowanie modeli PDX u myszy wymaga wysokiej jakości próbek od pacjentów i miesięcy czasu na zebranie wystarczającej liczby komórek i modeli do eksperymentów wielogrupowych, a skład komórkowy/genetyczny ksenoprzeszczepu może różnić się od tych z oryginalnej biopsji pacjenta. Wskaźnik sukcesu w tworzeniu modelu PDX myszy jest również niski, co utrudnia jego szerokie wdrożenie w praktyce klinicznej. W przypadku pacjentów z szybko postępującymi nowotworami, takimi jak rak trzustki, mogą nie być w stanie uzyskać cennych informacji z eksperymentów PDX na czas.
W ciągu ostatnich kilku lat stwierdzono, że danio pręgowany jest potencjalnym żywicielem nie tylko dla modeli CDX (ksenoprzeszczep nowotworu pochodzenia komórkowego), ale także dla modeli PDX5,6,7,8,9,10. Jako zwierzę modelowe kręgowców, danio pręgowany wykazuje wystarczające podobieństwa do ssaków zarówno pod względem genetyki, jak i fizjologii, z dwiema istotnymi zaletami: przezroczystością i małymi rozmiarami11. Danio pręgowany jest również bardzo płodny, a setki larw wsobnych można uzyskać w ciągu kilku dni z jednej pary dorosłych osobników12. W kilku badaniach wykorzystano danio pręgowanego do wygenerowania zarówno transgenicznych, jak i ksenoprzeszczepowych modeli chorób nowotworowych13,14. W porównaniu z ksenoprzeszczepami myszy, ksenoprzeszczepy danio pręgowanego umożliwiają śledzenie w rozdzielczości pojedynczej komórki. Pewna ilość ludzkich tkanek jest w stanie wygenerować setki modeli PDX danio pręgowanego (zPDX), podczas gdy może być wystarczająca tylko do wygenerowania kilku modeli PDX myszy15,16. Poza tym larwy danio pręgowanego przy 2-5 dpf rozwijają już kompletne układy krążenia i narządy metaboliczne, takie jak wątroba i nerki, ale nie układ odpornościowy17, podczas gdy pozostały woreczek żółtkowy jest naturalnym podłożem 3D, idealnym do badań przesiewowych leków, testów oporności na leki i obserwacji migracji guza6,18,19,20,21.
Z ostateczną próbą wykorzystania zPDX jako platformy przesiewowej/testowej do użytku klinicznego, tutaj opisujemy zoptymalizowaną propozycję modelu zPDX raka trzustki, który pozwala na ocenę kandydata na lek in vivo w krótkim czasie przy użyciu mniejszej liczby komórek przy niższych kosztach. W porównaniu z poprzednimi odniesieniami na temat zPDX6,9,10, wprowadziliśmy kilka optymalizacji, aby system był bardziej wykonalny i niezawodny w spersonalizowanej diagnostyce klinicznej: 1) wstępne sortowanie różnych grup komórek w pierwotnych tkankach nowotworowych i stabilizacja komórek pierwotnych na tydzień przed dalszymi eksperymentami; 2) znakowanie komórek ludzkich i zwiększanie żywotności komórek w ksenoprzeszczepie poprzez modyfikację genetyczną opartą na lentiwirusie; 3) optymalizacja stanu hodowli danio pręgowanego zarówno w suplementach diety (glukoza i glutamina), jak i w temperaturze; 4) ilościowe określenie odpowiedzi różnych typów komórek na leki w sposób porównawczy. Wprowadziliśmy również zmiany w roztworze do wstrzykiwań, dodając kilka materiałów uzupełniających. Podsumowując, ulepszenia te dają możliwość szybkiego wygenerowania bardziej przypominającego pacjenta ksenoprzeszczepu u gospodarzy danio pręgowanego, który może być wykorzystany jako wiarygodne narzędzie do oceny odpowiedzi potencjalnych leków.