Większość zgonów z powodu raka piersi można przypisać nawracającej chorobie, która jest oporna na konwencjonalne terapie1,2. Niejednorodność między i wewnątrz guza raka piersi przyczynia się do oporności na leczenie. Co więcej, niejednorodność guza może mieć wpływ na dokładne rokowanie i stanowić wyzwanie w leczeniu choroby3,4. Identyfikacja predykcyjnych biomarkerów odpowiedzi znacznie poprawi wyniki kliniczne pacjentek z rakiem piersi. Mimo że większość typów raka piersi to immunologicznie "zimne" nowotwory, które prawdopodobnie nie reagują na immunoterapię, inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych okazały się obiecujące w badaniach klinicznych2,5. Na przykład badanie III fazy wykazało poprawę przeżycia wolnego od choroby (DFS) i wstępne dowody na to, że atezolizumab (przeciwciało monoklonalne przeciwko PD-L1) w połączeniu z nab-paklitakselem może zapewnić korzyści w zakresie całkowitego przeżycia w porównaniu z samym nab-paklitakselem w nowotworach z ≥1% barwieniem PD-L16. Opracowanie terapii uwrażliwiających guzy piersi na immunoterapię zrewolucjonizuje schematy leczenia.
Modele przedkliniczne, które wiernie odwzorowują niejednorodność ludzkiego raka piersi i reakcję na leki, są niezbędne do badania biologii nowotworu i identyfikacji potencjalnych biomarkerów dla terapii celowanej. Unieśmiertelnione linie komórkowe są szeroko stosowane w badaniach nad rakiem piersi, ponieważ te linie komórkowe są łatwe w hodowli i modyfikacji genetycznej w celu badania mechanizmów molekularnych. Jednak ze względu na presję selekcyjną wynikającą z długotrwałej hodowli komórkowej in vitro, z czasem może dojść do dryfu genetycznego, a linie komórkowe raka piersi mogą przenosić zmiany genomowe specyficzne dla linii komórkowej, które różnią się od aberracji w pierwotnych nowotworach piersi7,8,9.
Fragmenty guza ksenoprzeszczepu (PDX) pochodzące od pacjenta są w stanie podsumować niejednorodność ludzkiej choroby i są histologicznie i immunohistochemicznie podobne do nowotworu pochodzenia10,11,12,13,14,15,16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29. Co ważne, modele PDX są fenotypowo stabilne w wielu przeszczepach, o czym świadczy analiza histologiczna, transkryptomowa, proteomowa i genomiczna10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29. Modele PDX pokazują reakcje na leczenie porównywalne do tych obserwowanych klinicznie10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29. Stworzono modele PDX dla modeli PDX z dodatnim receptorem estrogenowym (ER+), dodatnim z dodatnim receptorem progesteronu (PR+), naskórkowym czynnikiem wzrostu 2 dodatnim (ERBB2+, HER2+) i potrójnie ujemnym rakiem piersi (TNBC), które stanowią doskonałą platformę do testowania terapii endokrynologicznych, chemo- i celowanych. Jednak jednym z głównych zastrzeżeń obecnych modeli PDX jest brak funkcjonalnego układu odpornościowego u myszy.
Genetycznie modyfikowane modele myszy (GEMM), takie jak modele Trp53 homozygotycznego zera, cMyc, Wnt1, PyMT lub Her2 z nadekspresją, pozwalają na badanie spontanicznej inicjacji, progresji i przerzutów nowotworu w kontekście nienaruszonego układu odpornościowego. Jednak opóźnienie guza jest długie, co utrudnia prowadzenie badań przedklinicznych z wieloma ramionami30,31. Jednak GEMM może być przeszczepiony do syngenicznych gospodarzy, aby wygenerować wystarczającą liczbę guzów, które dokładnie przypominają ludzkie nowotwory32,33,34,35,36,37,38,39,40, 41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Na przykład nabłonek sutka myszy o zerowym BALB/c p53 został przeszczepiony do oczyszczonych poduszek tłuszczowych syngenicznych myszy biorców typu dzikiego w celu utworzenia guzów pierwotnych, które mogą być dalej przeszczepiane do syngenicznych gospodarzy56,57. Guzy zerowe p53 rekapitulowały różne podtypy ludzkich nowotworów.
Połączenie modeli PDX i przeszczepialnego GEMM dostarcza cennych narzędzi przedklinicznych do badania biologii guza piersi, odpowiedzi na leki i odporności przeciwnowotworowej. W obecnym protokole opisano metodę ortotopowego przeszczepiania fragmentów guza PDX i GEMM do poduszeczki tłuszczowej sutka myszy. Modele te są podatne na przejścia seryjne i zwykle zachowują stabilny fenotyp. Aby zmniejszyć ryzyko dryfu genetycznego lub utraty heterogeniczności między pasażami w czasie, wiele fragmentów tkanek jest kriokonserwowanych przy każdym pasażu w celu późniejszego przeszczepu w przypadku, gdy zmiany biologiczne lub morfologiczne są obserwowane w czasie29,58.