Opisano standardowy protokół do badania aktywności przeciwnowotworowej i związanej z nią toksyczności IL-1α w syngenicznym mysim modelu HNSCC.
Artykuł metodologiczny
Opisano standardowy protokół do badania aktywności przeciwnowotworowej i związanej z nią toksyczności IL-1α w syngenicznym mysim modelu HNSCC.
Terapia cytokinami jest obiecującą strategią immunoterapeutyczną, która może wywołać silne przeciwnowotworowe odpowiedzi immunologiczne u pacjentów z rakiem. Cytokina prozapalna interleukina-1 alfa (IL-1α) została oceniona jako środek przeciwnowotworowy w kilku badaniach przedklinicznych i klinicznych. Jednak toksyczność ograniczająca dawkę, w tym objawy grypopodobne i niedociśnienie, osłabiły entuzjazm dla tej strategii terapeutycznej. Dostarczanie IL-1α oparte na nanocząstkach polibezwodnika (NP) stanowiłoby skuteczne podejście w tym kontekście, ponieważ może pozwolić na powolne i kontrolowane uwalnianie IL-1α w sposób ogólnoustrojowy, przy jednoczesnym zmniejszeniu toksycznych skutków ubocznych. W artykule opisano analizę aktywności przeciwnowotworowej nanocząsteczek polibezwodnika obciążonych IL-1α w syngenicznym modelu myszy z rakiem płaskonabłonkowym głowy i szyi (HNSCC). Mysie komórki nabłonka jamy ustnej i gardła stabilnie eksprymujące HPV16 E6 / E7 wraz z komórkami hRAS i lucyferazy (mEERL) wstrzyknięto podskórnie w prawą flankę myszy C57BL / 6J. Gdy guzy osiągnęły 3-4 mm w dowolnym kierunku, myszom podawano 1,5% preparat 1,8-bis(p-karboksyfenoksy)-3,6-dioksaoktan:1,6-bis(p-karboksyfenoksy)heksan (CPTEG: CPH) (IL-1α-NP) naładowany 20:80. Wielkość guza i masa ciała były mierzone w sposób ciągły, aż wielkość guza lub utrata masy ciała osiągnęły kryteria eutanazji. Próbki krwi pobrano w celu oceny przeciwnowotworowych odpowiedzi immunologicznych za pomocą nakłucia żyły podżuchwowej, a cytokiny zapalne mierzono za pomocą testów multipleksowych cytokin. Guz i pachwinowe węzły chłonne wycięto i zhomogenizowano w zawiesinę jednokomórkową w celu analizy różnych komórek odpornościowych za pomocą wielokolorowej cytometrii przepływowej. Te standardowe metody pozwolą badaczom na zbadanie przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej i potencjalnego mechanizmu immunostymulujących nanocząsteczek i innych środków immunoterapeutycznych w leczeniu raka.
Jednym z pojawiających się obszarów immunoterapii nowotworów jest wykorzystanie cytokin zapalnych do aktywacji układu odpornościowego pacjentów przeciwko ich komórkom nowotworowym. Kilka cytokin prozapalnych (tj. interferon-alfa (IFNα), interleukina-2 (IL-2) i interleukina-1 (IL-1)) może wytwarzać znaczącą odporność przeciwnowotworową, co wzbudziło zainteresowanie badaniem właściwości przeciwnowotworowych, a także bezpieczeństwa leków na bazie cytokin. W szczególności interleukina-1 alfa (IL-1α) jest cytokiną prozapalną znaną jako główna cytokina stanu zapalnego1. Od czasu odkrycia tej cytokiny pod koniec lat siedemdziesiątych, była ona badana jako środek przeciwnowotworowy, a także lek krwiotwórczy do leczenia negatywnych skutków chemioterapii2. Pod koniec lat osiemdziesiątych XX wieku przeprowadzono kilka badań przedklinicznych i klinicznych w celu określenia przeciwnowotworowego działania IL-1α3,4,5,6. Badania te wykazały obiecujące działanie przeciwnowotworowe rekombinowanego IL-1α (rIL-1α) przeciwko czerniakowi, rakowi nerkowokomórkowemu i rakowi jajnika. Jednak często obserwowano toksyczność, w tym gorączkę, nudności, wymioty, objawy grypopodobne i najcięższe niedociśnienie ograniczające dawkę. Niestety, te toksyczności zależne od dawki ostudziły entuzjazm do dalszego klinicznego stosowania rIL-1α.
Aby spróbować rozwiązać krytyczny problem toksyczności za pośrednictwem IL-1α, zbadane zostaną preparaty nanocząsteczek polibezwodnika (NP), które pozwalają na kontrolowane uwalnianie IL-1α przez kinetykę erozji powierzchniowej. Te preparaty NP mają na celu czerpanie korzyści z właściwości przeciwnowotworowych IL-1α przy jednoczesnym zmniejszaniu skutków ubocznych ograniczających dawkę7. Wielowodniki to polimery zatwierdzone przez FDA, które ulegają degradacji w wyniku erozji powierzchniowej, co powoduje uwalnianie zamkniętych środków w kapsułkach prawie zerowego rzędu8,9,10,11,12. Amfifilowe kopolimery polibezwodnikowe zawierające 1,8-bis-(p-karboksyfenoksy)-3,6-dioksaoktan (CPTEG) i 1,6-bis-(p-karboksyfenoksy)heksan (CPH) zostały uznane za doskonałe systemy dostarczania dla różnych ładunków w badaniach onkologicznych i immunologicznych8,12. W poniższym protokole 20:80 CPTEG:CPH NP załadowane 1,5% wag. rIL-1α (IL-1α-NPs) zostaną wykorzystane do zbadania aktywności przeciwnowotworowej i toksyczności tej cytokiny w mysim modelu HNSCC.
Ogólnym celem poniższych procedur jest ocena aktywności przeciwnowotworowej IL-1α-NPs na HNSCCs. Opisane procedury, w tym ocena wzrostu i przeżycia guza, mogą być stosowane do dowolnego czynnika immunomodulującego, który jest przedmiotem zainteresowania. Procedury te powinny być wykonywane w syngenicznym modelu myszy z nienaruszonym układem odpornościowym13, aby zmaksymalizować przydatność kliniczną. Toksyczność IL-1α-NP będzie również oceniana poprzez pomiar zmian w krążących poziomach cytokin prozapalnych i masie ciała. Istnieje wiele metod określania toksyczności leków in vivo; Jednak najpowszechniej stosowane metody obejmują pomiar enzymów w surowicy pod kątem toksyczności narządowej i zmian histologicznych w tych narządach. Jednak, aby przeprowadzić analizy histologiczne, zwierzę musi zostać uśmiercone, co wpłynie na krzywe przeżycia w eksperymencie. W związku z tym protokół ten będzie zawierał protokół pobierania krwi od żywych myszy w celu pomiaru cytokin w próbkach surowicy. Pobraną surowicę można wykorzystać do pomiaru dowolnych pożądanych analitów surowicy pod kątem toksyczności narządowej. Wielokolorowa cytometria przepływowa zostanie wykorzystana do zrozumienia zmian w populacji komórek odpornościowych w mikrośrodowisku guza i migracji komórek odpornościowych do węzła chłonnego. Do identyfikacji komórek odpornościowych można wykorzystać inne metody, w tym immunohistochemię i/lub immunofluorescencję zachowanych skrawków14. Jednak techniki te mogą być czasochłonne i żmudne do wykonania na dużej liczbie zwierząt. Ogólnie rzecz biorąc, poniższe metody pozwolą badaczom zbadać przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną i potencjalne mechanizmy działania leków immunostymulujących w leczeniu raka.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury in vivo użyte w tym badaniu zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and UseCommittee (IACUC) Uniwersytetu Iowa.
1. Przygotowanie i utrzymanie linii komórkowej HNSCC
UWAGA: W tym badaniu zostanie wykorzystana mysia linia komórek nabłonka ustno-gardłowego stabilnie przekształcona za pomocą HPV E6 i E7 wraz z hRas i lucyferazy (mEERL). Ta linia komórkowa została opracowana ze szczepu myszy C57BL/6J i była prezentem od dr Paoli D. Vermeer (Wydział Chirurgii, University of South Dakota Sanford School of Medicine, Dakota Południowa, USA).
2. Implantacja nowotworu, leczenie farmakologiczne i pomiar
UWAGA: Zwierzęta doświadczalne były trzymane w Ośrodku Opieki nad Zwierzętami na Uniwersytecie Iowa i przestrzegały odpowiednich procedur aseptycznych, aby sobie z nimi poradzić.
3. Pobieranie krwi i separacja surowicy
UWAGA: Pobieranie krwi z żyły podżuchwowej to łatwa i skuteczna technika, która pozwala na pobieranie krwi od zwierząt przytomnych lub znieczulonych. Na potrzeby tego badania pobrano krew od zwierząt, gdy były pod narkozą.
4. Zwielokrotnienie pobranej surowicy
5. Pobranie guza i pachwinowego węzła chłonnego oraz przygotowanie zawiesiny jednokomórkowej
6. Barwienie FACS zawiesiny jednokomórkowej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym badaniu zbadano aktywność przeciwnowotworową polibezwodnika IL-1α w syngenicznym mysim modelu HNSCC. Rekombinowana IL-1α (rIL-1α) znacznie spowolniła wzrost guza mEERL (Figura 1A), chociaż u leczonych myszy zaobserwowano utratę masy ciała, która została przywrócona po odstawieniu leczenia (Figura 1B). IL-1α-NP nie wywoływały znaczącego działania przeciwnowotworowego w porównaniu z solą fizjologiczną lub ślepą próbą (Figura 1A) i towarzyszyła mu pewna utrat...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten pozwoli każdemu badaczowi na zbadanie aktywności przeciwnowotworowej i niektórych mechanizmów leżących u podstaw leków immunomodulujących w mysim systemie modelowym in vivo . W tym przypadku zastosowano syngeniczny model guza podskórnego, który ma kilka zalet w porównaniu z modelami ortotopowymi, w tym technicznie prosty protokół, łatwe monitorowanie wzrostu guza, mniejszą zachorowalność zwierząt i wyższą produktywność. Podskórne modele guzów można również zmodyfikować do obustronnego modelu guza po...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca została częściowo wsparta przez #I01BX004829 Merit Review Award ze Stanów Zjednoczonych (USA) Departament ds. Weteranów, Dział Badań i Rozwoju Laboratorium Biomedycznego i wspierany przez program Mezhir Award za pośrednictwem Holden Comprehensive Cancer Center na Uniwersytecie Iowa.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Systemy Bio-Plex 200 | Bio-Rad | System został dostarczony z Zakładu Cytometrii Przepływowej University of IOWA Health Care | |
| Bio-Plex Pro Mouse Cytokine 23-plex Assay | Bio-Rad | M60009RDPD | |
| C57BL/6J Myszy | Jakson Labs | 664 | do 6 tygodni |
| DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) | Thermo Fisher Scientific | 11965092 | |
| DMEM/Hams F12 (Dulbecco's Modified Eagle Medium/Mieszanka składników odżywczych F-12) | Thermo Fisher Scientific | 11320033 | |
| EGF | Millipore Sigma | SRP3196-500UG | |
| Płodowa surowica bydlęca | Millipore Sigma | 12103C-500ML | |
| Roztwór siarczanu gentamycyny | IBI Scientific | IB02030 | |
| gentleMACS Dysocjator | Miltenyi Biotec | ||
| Ręczna magnetyczna podkładka do płyt | Thermo Fisher Scientific | EPX-55555-000 | |
| Hydrokortyzon | Millipore Sigma | H6909-10ML | |
| Insulina | Millipore Sigma | I0516-5ML | |
| Ketamina/ksylazyna | Znieczulenie iniekcyjne | ||
| Linia | komórkowa MEERLMysie komórki nabłonka jamy ustnej i gardła stabilnie eksprymujące HPV16 E6/E7 wraz z komórkami hRAS i lucyferazy (mEERL) | ||
| Wagi przenośne | Ohaus | ||
| Scienceware Digi-Max suwmiarka ślizgowa | Millipore Sigma | Z503576-1EA | |
| Sterylna podkładka nasączona nasączkowa nasączona alkoholem (70% alkoholu izopropylowego) | Cardinal | COV5110. PMP | |
| Transferyna Ludzka | Millipore Sigma | T8158-100MG | |
| Tri-jodothyronina | Millipore Sigma | T5516-1MG |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie