Wśród wszystkich zaburzeń onkologicznych, rak płuc nie tylko powoduje największą liczbę ofiar śmiertelnych, ale także generuje drugą co do wielkości liczbę nowych pacjentów każdego roku w USA1. Ten niszczycielski nowotwór złośliwy stanowi główną przeszkodę we współczesnej opiece zdrowotnej, domagając się głębszego zrozumienia jego skomplikowanej biologii i bardziej skutecznych metod terapeutycznych2. Niedrobnokomórkowy rak płuca (NSCLC) stanowi 85% przypadków raka płuc i ma tendencję do przekształcania się w guzy lite3. Jednym z największych wyzwań w raku płuc jest dynamiczne i niejednorodne mikrośrodowisko guza, które ma głęboki wpływ na postęp nowotworu i reakcje na interwencje terapeutyczne4,5,6. Głębsze zrozumienie wzajemnych oddziaływań między komórkami nowotworowymi i ich mikrośrodowiskiem na różnych etapach niedrobnokomórkowego raka płuca wymaga udoskonalonych modeli patologicznych, które podsumowują histologiczne cechy progresji niedrobnokomórkowego raka płuca.
W związku z tym, ortotopowe modele zwierzęce jawią się jako obiecująca droga do badań nad NSCLC. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych podskórnych modeli ksenoprzeszczepów7, modele ortotopowe zawierają komórki rakowe, które są bezpośrednio inokulowane w narządzie pochodzenia. W przypadku raka płuc oznacza to wszczepienie komórek rakowych bezpośrednio do tkanki płucnej8,9. W związku z tym ortotopowe modele raka płuc lepiej naśladują natywne mikrośrodowisko guza, w tym sąsiednie tkanki, naczynia i składniki odpornościowe, poprawiając w ten sposób ich znaczenie fizjologiczne i kliniczne.
Trójwymiarowe sferoidy wielokomórkowe (MCS) reprezentują kolejne obiecujące podejście do rekapitulacji cech środowiska nowotworowego. Większość nowotworów charakteryzuje się złożonym mikrośrodowiskiem guza, w tym różnymi interakcjami komórka-komórka, macierz zewnątrzkomórkowa oraz gradienty tlenu i składników odżywczych10,11. Tradycyjne hodowle komórkowe 2D nie są wystarczająco złożone przestrzennie i strukturalnie, aby podsumować te specyficzne dla nowotworu cechy12. Natomiast MCS o odpowiedniej wielkości charakteryzują się niejednorodną strukturą z niedotlenionym i martwiczym rdzeniem, który podsumowuje nie tylko mikrośrodowisko wewnątrznowotworowe, ale także fizjologiczną barierę przed przenikaniem leków, co jest głównym mechanizmem oporności na leki w terapii przeciwnowotworowej13,14,15.
Korzystając zarówno z ortotopowych modeli zwierzęcych, jak i technik hodowli MCS, MCS został zaszczepiony myszom z obniżoną odpornością, aby z powodzeniem zbudować ortotopowe modele raka piersi i raka prostaty16,17. W niniejszym artykule przedstawiono szczegółową metodologię konstruowania i charakteryzowania mysiego ortotopowego modelu ksenoprzeszczepu raka płuc. Metoda ta wykorzystuje inokulację dopłucną 3D MCS pochodzącego z fluorescencyjnych ludzkich komórek raka płuc (A549-iRFP)18. Model ten daje wyjątkową możliwość obserwowania progresji raka płuca in vivo w etapach, które są ściśle równoległe do czterech stadiów klinicznych NDRP. Co więcej, rak ksenoprzeszczepu tego modelu zareagował na klinicznie ustalony lek przeciw rakowi płuc, cisplatynę.