Enotransplantacja danio pręgowanego stała się kluczowym modelem in vivo dla zrozumienia patogenezy raka i przewidywania reakcji na leki1,2,3,4,5. Modele zwierzęce mają kluczowe znaczenie dla przedklinicznych testów leków, a model danio pręgowanego oferuje znaczące korzyści w porównaniu z innymi systemami in vivo, w tym wysoką przepustowość i opłacalność6,7,8. Model ten może również pomóc w spersonalizowanym przewidywaniu odpowiedzi na leczenie, w tym terapii ukierunkowanych molekularnie i terapii komórkami CAR-T9,10,11,12.
BCP-ALL może szczególnie skorzystać z ksenoprzeszczepu danio pręgowanego, ponieważ rozszerzanie pierwotnych komórek pacjenta w hodowli pozostaje wyzwaniem13. Istnieje niezaprzeczalne zapotrzebowanie na nowatorskie metody leczenia w ALL. Pomimo wysokiego wskaźnika remisji wynoszącego 80%-85% u dzieci z BCP-ALL, wskaźniki długoterminowego przeżycia u pacjentów z nawrotową lub oporną na leczenie chorobą wahają się tylko między około 30%-60%14,15,16. W takich przypadkach testowanie leków z wykorzystaniem proponowanej linii można zintegrować z warunkami klinicznymi w celu określenia optymalnej terapii specyficznej dla pacjenta14,15. To spersonalizowane podejście może mieć kluczowe znaczenie w przypadku wielorakiej oporności na leki, znacznie zmniejszając obciążenie pacjentów związane z leczeniem poprzez unikanie nieskutecznych lub nieoptymalnych leków o poważnych skutkach ubocznych.
Kilka cech sprawia, że ksenografacja embrionów danio pręgowanego jest odpowiednim modelem. Podobieństwa genetyczne między ludźmi a danio pręgowanym - 70% homologii genetycznej i 84% wspólnych genów związanych z chorobą - wspierają badania interakcji gen-lek17. Wykorzystanie transgenicznego zarodka gospodarza może zatem ujawnić predyspozycje genetyczne wpływające na wrażliwość na leki18. Alternatywnie, komórki ze specyficznymi modyfikacjami genetycznymi mogą być przeszczepiane w celu oceny, czy wrażliwość lub oporność na lek są zgodne z wynikami in vitro. Ksenoprzeszczepy zarodków danio pręgowanego dostarczają również informacji na temat potencjalnych skutków ogólnoustrojowych leków. Chociaż rozwój narządów w zarodkach w wieku 2-3 dni nie jest w pełni dojrzały, narządy są prawidłowo zlokalizowane i częściowo dzielą skład komórkowy ze swoimi dorosłymi odpowiednikami19.
Dalsze zalety tego modelu obejmują to, że do wszczepienia potrzebnych jest tylko kilka komórek rakowych, utrzymanie zarodków gospodarza jest proste, ponieważ nie jest wymagane karmienie w ciągu pierwszych 5 dni życia, a sukces wstrzyknięcia można szybko ocenić dzięki przezroczystości i rozmiarowi zarodków. Unikalną cechą jest to, że na tym etapie rozwoju aktywna jest tylko odporność wrodzona, co ułatwia skuteczne wszczepienie20. W opisanym tutaj protokole ZefiX (patrz podsumowanie w Rysunek 1), niedobór odporności jest dodatkowo wzmacniany przez tłumienie wrodzonego układu odpornościowego w ciągu pierwszych 4 dni życia za pomocą stabilnych oligonukleotydów antysensownych Morpholino ukierunkowanych na spi1 i csf3r, które blokują różnicowanie makrofagów i neutrofili21,22,23.
Ten protokół również różni się od poprzednich protokołów ksenotransplantacji danio pręgowanego, które zostały opracowane głównie dla przeszczepów guzów litych i zazwyczaj wykorzystują metody oceny odpowiedzi leków oparte na obrazowaniu całościowym. ZefiX jest zoptymalizowany pod kątem płynnych komórek nowotworowych, takich jak komórki BCP-ALL, i jest z powodzeniem stosowany do namnażania świeżego lub świeżo mrożonego materiału pacjenta21. ZefiX może być również dostosowany do przylegających komórek nowotworowych poprzez dobór odpowiednich enzymów do dysocjacji tkanek.
Kolejną ważną zaletą jest dalsza analiza za pomocą cytometrii przepływowej, która oferuje kilka korzyści: (i) duża liczba przeszczepionych komórek może być szybko przetworzona, co pozwala na solidną analizę statystyczną na poziomie pojedynczej komórki, (ii) szybkość proliferacji i żywotność mogą być oceniane jednocześnie w pojedynczych komórkach, oraz (iii) cytometry przepływowe są powszechnie dostępne w warunkach badań klinicznych, Umożliwia ocenę odpowiedzi przeszczepionych komórek na działanie leku na poziomie pojedynczej komórki w ciągu kilku godzin. Aby zapewnić odtwarzalność, protokół ten zapewnia ustandaryzowany proces od przygotowania, przez przeszczep, aż po analizę cytometrii przepływowej, co pozwala na przewidywanie odpowiedzi na lek we WSZYSTKICH komórkach w ciągu tygodnia.