Protokół ma na celu opisanie mysiego modelu generującego nawroty ostrej białaczki limfoblastycznej, oparty na dynamice odpowiedzi na chemioterapię indukcyjną.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół ma na celu opisanie mysiego modelu generującego nawroty ostrej białaczki limfoblastycznej, oparty na dynamice odpowiedzi na chemioterapię indukcyjną.
Ostra białaczka limfoblastyczna (ALL) to nowotwor niedojrzałych komórek prekursorowych limfoidalnych i jeden z najczęstszych nowotworów dziecięcych. Chociaż wskaźniki wyleczenia w pediatryce ALL zbliżają się do 90%, nawroty i oporność na leki pozostają wyzwaniami. W tym kontekście badanie biologii nowotworów in vivo jest niezbędne, a ksenoprzeszczepy pochodzące od pacjentów (PDX) z modelami myszy są szeroko stosowane do tego celu. Jednak PDX z próbek nawrotowych – lub porównywane z diagnostycznymi – nie oceniają w pełni mechanizmów inicjacji i postępu nawrotu. Protokół ten opiera się na generowaniu nawrotów pdx B-ALL u myszy, co pozwala na zbieranie komórek białaczkowych podczas procesu nabycia oporności na leki. Zwierzęta przeszczepione komórkami B-ALL PDX są leczone kombinacją czterech leków powszechnie stosowanych w terapii ALL, reprezentujących odrębne mechanizmy działania: deksametazon, winkrystyna, L-asparaginaza i daunorubicyna. Po czterotygodniowej fazie indukcji remisji zwierzęta są monitorowane pod kątem nawrotów podczas okresu odpoczynku. Cykl leczenia i nawrotu powtarza się, aż czas nawrotu się skraca, pełniąc rolę zastępczej dla zwiększonej oporności na leki in vivo. Aby zbadać mechanizmy leżące u podstaw nawrotów i oporności, komórki białaczki są zbierane przed i po każdym cyklu leczenia w celu analizy fenotypowej i genetycznej. Aby zweryfikować model, przebadane były różne próbki ALL z dzieci, w tym zarówno osoby, które dobrze jak i słabo reagowały, oceniane na podstawie obecności blastocytów we krwi obwodowej po 7 dniach terapii kortykosteroidami oraz minimalnej choroby resztkowej (MRD) w dniach 15, 33 i 78/96. Wyniki obserwowane na myszach były zgodne z danymi pacjentów, potwierdzając dokładność modelu w naśladowaniu klinicznej odpowiedzi na chemioterapię. Takie podejście umożliwia dynamiczne badanie nawrotów i oporności na leki w B-ALL, wspierając badania mechanistyczne oraz rozwój nowych strategii terapeutycznych.
Ostra białaczka limfoblastyczna (ALL) jest najczęściej występującym nowotworem u dzieci. Pomimo wysokich wskaźników wyleczenia osiągniętych w ostatnich dekadach, przy 5-letnim przeżyciu sięgającym 90% w krajach o wysokich dochodach1 oraz dużych wysiłków na rzecz poszukiwania nowych strategii terapeutycznych, w krajach rozwiniętych 15%-20% pacjentów nawraca chorobę, a wskaźnik przeżycia waha się między 30%-60% w zależności od tego, czy pierwszy nawrót nastąpi wcześnie (poniżej 18 miesięcy) czy później (36 miesięcy) po diagnozie2, 3. W związku z tym refraktorny i nawrót WSZYSTKICH pozostają wyzwaniami do pokonania. Pod względem diagnozy refrakcyjne ALL różni się od nawrotu słabą wrażliwością na chemioterapię, natomiast nawrót ALL charakteryzuje się nawrotem choroby po okresie remisji. Podobnie jak w przypadku innych nowotworów, ALL charakteryzuje się nieprawidłowościami genetycznymi, w tym aneuploidiami, przekształceniami chromosomów oraz różnymi mutacjami genów powiązanymi z różnymi odpowiedziami terapeutycznymi i ryzykiem nawrotu4. Ponieważ WSZYSTKIE nawroty występują częściej u pacjentów wysokiego ryzyka – którzy już przeszli chemioterapię o maksymalnym intensywnym – dalsze korekty dawek lub kombinacji leków raczej nie będą wystarczające. Zamiast tego wysiłki muszą być skierowane na identyfikację mechanizmów leżących u podstaw oporności na leki i nawrotów.
W związku z tym naukowcy próbowali zrozumieć, jak presja selekcyjna wywierana przez chemioterapię przyczynia się do powstawania komórek opornych. Większość istniejącej literatury przypisuje nawrót propagacji opornego złośliwego podklona, który był obecny już w momencie diagnozy5. Jednak niedawne badanie sugeruje istnienie alternatywnych mechanizmów, takich jak modyfikacje epigenetyczne regulujące programy transkrypcji, które również mogą przyczyniać się do nawrotu6.
Znaczne wysiłki zostały poświęcone stworzeniu dokładnych modeli in vivo do badania WSZYSTKICH nawrotów. Myszy z niedoborem odporności zostały skutecznie wykorzystane do WSZYSTKICH przeszczepów, zachowując oryginalne cechy choroby 7,8, co doprowadziło do opracowania ksenoprzeszczepów pochodzących od pacjentów (PDX). Model ten umożliwia wszczepianie i proliferację oryginalnych komórek nowotworowych/białaczkowych w kompatybilnym mikrośrodowisku. Jedną z głównych zalet jest możliwość oceny odpowiedzi WSZYSTKICH przeszczepionych komórek na chemioterapię9.
Modele PDX były również wykorzystywane do naśladowania i badania WSZYSTKICH nawrotów. Na przykład protokół opracowany przez Samuelsa i in.10 wykorzystywał myszy nieotyłych diabetyków i ciężko niedoborowych (NOD/SCID) przeszczepionych z komórkami białaczki pacjenta do badania mechanizmów oporności na schemat chemioterapii podobnej do indukcji. Autorzy opisali leczenie winkrystyną, deksametazonem, L-asparaginazą i daunorubicyną (VXLD) oraz podali przykłady liczby cykli leczenia i czasu nawrotu. Model koncentrował się jednak na analizie komórek bezpośrednio po leczeniu – tych, które przetrwały początkową terapię – prawdopodobnie reprezentujących minimalną chorobę resztkową (MRD), a nie nawrót.
Nowsze badanie oceniało, czy krótkoterminowe leczenie CAŁKOWICIE przeszczepionym NOD. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NOD scid gamma, czyli NSG) myszy niedoborne odpornościowe mogą przewidzieć nawrót u odpowiadających pacjentów.11. Wszystkie próbki o średnim ryzyku – zarówno od pacjentów nawracających, jak i nienawracających – zostały przeszczepione myszom i leczone schematem indukcyjnym składającym się z winkrystyny, deksametazonu i L-asparaginazy (VXL). Mierzono i porównywano czas do wszczepienia oraz nawroty po leczeniu. Wyniki sugerowały, że ten model PDX może służyć jako narzędzie prognostyczne do przewidywania wyników leczenia pacjentów. To odkrycie potwierdza przydatność modeli myszy PDX w badaniu biologii WSZYSTKICH nawrotów. Na przykład komórki nawracające mogły być badane w różnych momentach, aby odkryć mechanizmy leżące u podstaw nawrotu.
W tym manuskrypcie przedstawiamy ulepszenia modelu myszy PDX do badania nawrotu B-ALL. Naszym celem jest badanie nawrotów choroby oraz cech komórek nawrotu po ich ukształtowaniu przez chemioterapię indukcyjną. Standaryzowano czterolekowy program podobny do indukcji – winkrystynę, deksametazon, L-asparaginaza i daunorubycyna – z wykorzystaniem szczepu myszy NSG. Szczep ten ma ograniczenia w przetrwaniu powtarzających się cykli chemioterapii ze względu na mutację Prkdcscid oraz zwiększoną wrażliwość na stres genotoksyczny12. Dlatego masa ciała zwierzęcia była monitorowana jako wskaźnik toksyczności leczenia. Model nawrotu B-ALL można podzielić na trzy główne etapy: (1) przeszczepienie WSZYSTKICH komórek do myszy, z celem osiągnięcia progu wszczepienia na poziomie 0,2-1% ludzkich komórek CD45⁺ we krwi obwodowej; (2) 4 tygodnie leczenia chemioterapią, po którym następuje okres odpoczynku aż do pierwszego nawrotu (R1); oraz (3) po wykryciu R1, powtarzano tygodniowe cykle leczenia typu indukcji. Kolejne nawroty (R2, R3... RN) może wystąpić, a odstęp między leczeniem a nawrotem (Δt) jest rejestrowany. Stopniowe skracanie Δt interpretuje się jako oznakę nabytej oporności na leki. W ramach bardziej dogłębnych badań nad mechanizmami nawrotu, komórki B-ALL mogą być pobierane przed i po różnych etapach protokołu. Ważne jest, aby podkreślić, że w zależności od czasu między wystąpieniem nawrotu a powrotem do zdrowia komórek, mechanizmy tego zjawiska mogą nie być zachowane. W związku z tym niezwykle ważne jest, aby komórki nawrotu były zbierane szybko po potwierdzeniu nawrotu. Zebrane komórki mogą być wykorzystywane do przyszłych analiz fenotypowych i genetycznych, w tym do oceny dynamiki cyklu komórkowego, migracji komórek, częstotliwości komórek inicjującej białaczkę, zmian chromosomowych oraz modyfikacji epigenetycznych, między innymi.
Na potrzeby tego artykułu skupimy się na opisie modelu nawrotu myszy. Szczegółowe informacje zostaną przedstawione dla trzech faz eksperymentalnych – transplantacji, leczenia do pierwszego nawrotu (R1) oraz cyklicznego leczenia do wielokrotnych nawrotów (R2, R3...). Mamy nadzieję, że ten model pozwoli naukowcom generować odporne na chemioterapię komórki B-ALL z różnych podtypów, umożliwiając głębsze badania zmian komórkowych i molekularnych związanych z nawrotem. Ostatecznie może to przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów oporności i ułatwić rozwój bardziej skutecznych i spersonalizowanych terapii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty na zwierzętach przeprowadzono zgodnie z przepisami i wytycznymi etycznymi Comissão de Ética no Uso de Animais z Centro Infantil Boldrini (CEUA/Boldrini 0047-2024). Próbki białaczki użyte w tym badaniu pochodzą z biobankowanych fiolek pacjentów leczonych w Centro Infantil Boldrini, którzy zezwolili na wykorzystanie swoich komórek na podstawie formularza świadomej zgody. Projekt został zatwierdzony przez Komitet Etyki Instytucjonalnej (CAAE 34601120.7.0000.5376).
1. Monitorowanie przeszczepów komórek białaczki i przeszczepu
2. Leczenie myszy
3. Powtarzające się cykle leczenia aż do pojawienia się komórek opornych
4. Regeneracja komórek białaczkowych poprzez pobieranie narządów
5. Izolacja komórek białaczkowych za pomocą wirowania gradientowego
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W kontekście naszych badań, próbki prekursorowych komórek B ALL zostały wybrane z dwóch grup pacjentów: jednej z nich wykazując pozytywną odpowiedź, co wynika z braku komórek białaczkowych w krwi obwodowej dnia 8 oraz braku pozostałych komórek białaczki w szpiku kostnym w dniach 15, 33 i 78/96. Druga grupa została utworzona przez ALL odpowiadające molekularnym podgrupom poprzednich, uzyskanych od pacjentów z słabą odpowiedzią kliniczną ocenianą przez Minimalną Resztkową Chorobę (MRD), jak...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zrozumienie biologicznych mechanizmów leżących u podstaw chorób nowotworowych jest kluczowe dla opracowania skuteczniejszych terapii i poprawy wyników leczenia pacjentów. W schorzeniach takich jak ostra białaczka limfoblastyczna u dzieci, te podejścia badawcze są nie tylko istotne dla zwiększenia wskaźników wyleczenia, ale także mają szczególną wartość dla pacjentów, u których standardowe leczenie osiągnęło granice intensywności i tolerancji terapeutycznej. W przypadku nawrotów i oporności na leczenie, problem ten nie mo...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Dziękujemy Centro Infantil Boldrini oraz wszystkim pacjentom, którzy przekazali swoje próbki do badania. Manuella M. Hoff otrzymała stypendium Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) od São Paulo Research Foundation (FAPESP, 2024/03383-2). José A. Yunes otrzymał stypendium produktywności od National Counsel of Technological and Scientific Development (CNPq, 308399/2021-8). Prace te były wspierane przez badania z brazylijskiego Ministerstwa Zdrowia w ramach programu PRONON (Programa Nacional de Apoio à Atenção Oncológica, NUP 25000.211174/2019-45).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1 mL strzykawka | BD | #309628 | Pobieranie organów |
| 10 mL sterylnej wody do wstrzykiwania | Halex Istar Indú stria Farmaceutica LTDA | https://www.medstoremaringa.com.br/produtos/agua-destilada-10ml-pack-c-5un-isofarma/ | Odbudowa leku |
| 10X Roztwór Lizy RBC | BioLegend | #420302 | Przetwarzanie próbek krwi myszy |
| Analizator komórek 5 kanałów | BD Biosciences | 658226R1 | Przepływowy cytometr |
| Sitnik komórek 70 uM | Falcom | #352350 | Pobieranie organów |
| Acepromazyna maleat Inj | Vetnil LTDA | https://vetnil.com.br/produto/acepran-r-1 | Znieczulenie myszy |
| APC anty-human CD45 - izotyp myszy IgG1 - klon HI30 | BioLegend | #304037 | Zabarwienie limfocytów |
| Asparaginaza 10000 U | Aginaza/medac | #88660100 | Leczenie myszy |
| Brilliant-Violet 605 anty-mysz CD45 - mysz izotypu IgG2 - klon 30-F11 | BioLegend | #103139 | Zabarwienie limfocytów |
| Daunorubycyna | Farmarin | #116880025 | Leczenie myszy |
| Deksametazon | Aché | #00000066 | Leczenie myszy |
| Dimetylsulfoksyd | Sigma-Aldrich | #589569 | Kriokonserwacja limfocytów |
| Igła jednorazowa - 0,60 x 25 mm (23G x 1' ’) | BD | #300388 | Pobieranie organów |
| Esterylowy jednorazowy lancet | Yancheng Huida Medical Instruments | https://www.cralplast.com.br/produto/lanceta-manual/ | Zbieranie krwi myszy |
| Kwas etylendiaminetetracetowy | Technologie życia | #15576-O28 | Roztwór EDTA |
| Serum bydlęce płodowe | Cultilab | #F083 | Kriokonserwacja limfocytów |
| Analiza oprogramowania do cytometrii przepływowej - wersja 10.10.0 | BD Biosciences | https://www.flowjo.com/ | Analiza cytometrii przepływowej |
| Oprogramowanie do analizy grafów i wykresów - wersja 9.5.1 | Dotmatyka | https://www.graphpad.com/features | Wykresy i analiza |
| Strzykawka insulinowa z dołączoną igłą 1mL FX 12,7 mm x 0,33 mm | Descarpack | e0342101 | Przeszczep myszy i podawanie leków |
| Ketamine Inj | Sespo Indú stria e Comé rcio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/dopalen-pecuaria/ | Znieczulenie myszy |
| Wielofunkcyjna platforma chirurgiczna dla gryzoni | Kent Scientific Corporation | https://www.kentscientific.com/products/surgisuite/ | Zabiegi chirurgiczne z myszy |
| PE anty-ludzki CD19 - mysz izotypowa IgG1 - klon HIB19 | BioLegend | #302208 | Zabarwienie limfocytów |
| Chlorek potasu | Sigma-Aldrich | P3911-1KG | Rozwiązanie PBS |
| Dwubaziz fosforanu potasu | Sigma-Aldrich | P0662-1KG | Rozwiązanie PBS |
| Odczynnik do izolacji limfocytów | Cytiva | #17-1440-02, paczka 6 & razy; 100 Ml | Izolacja limfocytów od pobranych organów |
| Chlorek sodu | Sigma-Aldrich | S9888-1kg | Rozwiązanie PBS |
| Fosforan sodu dibazowy | Sigma-Aldrich | S9763-1KG | Rozwiązanie PBS |
| Sterylne pęsety do anatomicznych sekcji - 12 cm ABC 0170 | Lab Lí Der | 120 | Procedury chirurgiczne na myszach |
| Nożyczki sterylne 12 cm - ABC 0321 | Lab Lí Der | 136 | Procedury chirurgiczne na myszach |
| Winkrystyna | Libbs | #7896094208483 | Leczenie myszy |
| Xylazine Inj | Sespo Indú stria e Comé rcio LTDA | https://www.bassopancotte.com.br/produto/anasedan-10-ml-bovinos-e-equinos/ | Znieczulenie myszy |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.