الاستجابة للعلاج خارج الحي من الأورام الابتدائية و / أو أسوشيتد الانبثاث لما قبل السريرية والسريرية التنمية من التداوي
Summary
كانت خطوط الخلايا السرطانية وإنشاء xenografts الدعامة الأساسية لأبحاث السرطان على مدى العقود العديدة الماضية. ومع ذلك، تشير الأدلة مؤخرا أن الاستجابة العلاجية وتتأثر الى حد كبير المكروية الخلايا السرطانية. لذلك، قمنا بتطوير تحليل العينات خارج الحي الورم الرئيسي لأغراض تطوير الأدوية.
Abstract
The molecular analysis of established cancer cell lines has been the mainstay of cancer research for the past several decades. Cell culture provides both direct and rapid analysis of therapeutic sensitivity and resistance. However, recent evidence suggests that therapeutic response is not exclusive to the inherent molecular composition of cancer cells but rather is greatly influenced by the tumor cell microenvironment, a feature that cannot be recapitulated by traditional culturing methods. Even implementation of tumor xenografts, though providing a wealth of information on drug delivery/efficacy, cannot capture the tumor cell/microenvironment crosstalk (i.e., soluble factors) that occurs within human tumors and greatly impacts tumor response. To this extent, we have developed an ex vivo (fresh tissue sectioning) technique which allows for the direct assessment of treatment response for preclinical and clinical therapeutics development. This technique maintains tissue integrity and cellular architecture within the tumor cell/microenvironment context throughout treatment response providing a more precise means to assess drug efficacy.
Introduction
وقد ثبت تطوير علاجات فعالة لمرض السرطان تكون صعبة للغاية. خطوط الخلايا السرطانية والأورام إإكسبلنتس – وكذلك xenografts استخدمت في أبحاث السرطان لأكثر من نصف قرن 1،2،3. حتى الآن، فإن التحليل الجزيئي للحساسية المخدرات والمقاومة في كل من أنشأ خطوط الخلايا السرطانية وxenografts المستمدة من المريض (PDX) أمر لا غنى عنه. ومع ذلك، واختبار المركبات في خطوط الخلايا السرطانية أنشئت ليست في كثير من الأحيان التنبؤي من فعالية في الجسم الحي، وما يقابلها من الدراسات المجراة على الحيوانات، وخاصة في نماذج PDX، مكلفة للغاية وتستغرق وقتا طويلا. القيود المفروضة على هذه الأنظمة النموذجية، وهي عدم القدرة على الإبلاغ عن تأثير المكروية الأم في تطور الورم والاستجابة للاستراتيجيات العلاجية، أدى مجال البحوث لتطوير أساليب إضافية لتكمل هذه التحليلات. من الأخيرة، ويولى الاهتمام المتزايد نحو فيفو السابقين تحليل توم المريضأو إإكسبلنتس 4، 5 نتيجة لفهم أكبر أن سرطان الاستجابة العلاجية ليست حكرا على التركيبة الجزيئية الكامنة من الخلايا السرطانية بل وأثرت كثيرا المكروية الخلايا السرطانية 6 و 7 وهي الميزة التي لا يمكن تلخيصها بواسطة طرق زراعة التقليدية و / أو PDX. خارج الحي التحليل في سياق أعلاه (أي.، تأثير الخلايا السرطانية المجاورة المحيطة المكروية) يعني تقييم أقسام الورم / ورم خبيث الأولية قابلة للحياة، بدلا من فيفو السابقين تحليل العزلات الخلوية 8، 9.
نحن التقرير هنا على تقنية فيفو السابقين (أي.، المقاطع شرائح الدقة جديدة الأنسجة) كل من الأورام الأولية المرضى والانبثاث المرتبطة (أي الغدد الليمفاوية) التي يبلغ بإخلاص على استجابة (IC50)، بعيدا عن الهدف الآثار ويسمح للالجزيئية تحليل آليات المقاومة وردود الفعل. بالإضافة إلى ذلك، تحليل مترابط من therapeحساسية utic / المقاومة مقابل العلامات البيولوجية والجينات الشخصية التعبير لا يمكن أن يؤديها في محاولة لتحديد المرضى أكثر عرضة للرد على المخدرات التجريبية من الفائدة (أي، استجابة عالية المخدرات مباريات مع المريض معين الشخصية البيولوجي). تطبيق هذه التقنية خارج الحي والتقييم بطريقة متعددة المعلمة هو التحرك نحو اختيار المريض والتحسن العام من النتائج السريرية.
يمكن أن يصبح خارج الحي العلاج تحليل استجابة أداة موحدة في تطوير قبل السريرية والسريرية لعلاجات السرطان وتصور كخطوة نحو نهج الطب الشخصي في استراتيجيات التنمية العلاجية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تواجه الأحياء السرطان تحديات كبيرة عند محاولة وضع استراتيجيات علاجية فعالة. يمكن اختبار المخدرات في التنمية على خطوط الخلايا السرطانية أنشئت لا تعكس بدقة ردا المجراة في التجارب المجراة على نماذج PDX هي عمالة كثيفة ومكلفة للغاية. نظرا لأعلاه، تطبيق فيفو ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank the MSKCC Tissue Procurement Service Team (TPS), specifically, Maria Corazon Mariano, Priscilla McNeil, Anas Idelbi, Daniel Navarrete and Katrina Allen, in all of their efforts in the successful pursuit of this project and funding from the following sources: 5 R21 CA158609-02 and the Conquer Cancer Foundation and the Breast Cancer Research Foundation. In addition, the authors would like to thank Eric Cottington PhD, Vice President of the Office of Research and Project Administration, the Office of Technology Development, Research Outreach and Compliance and RTM Information Systems Support, in the support of the submission of this manuscript.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Vibratome Leica VT1000s | Leica | 14047235613 | |
| UltraPure agarose | Invitrogen | 16500500 | Prepare 4% and 6% before use |
| Injector blade | Ted Pella | 121-4 | |
| MEM with Penicillin + Streptomycin | Media Core Facilities (MSKCC) | The media is prepared at Memorial Sloan Kettering Cancer Center | |
| Scalpel no. 10 | Thermo Scientific | 31-200-32 | |
| Disposable forceps | Cole-Parmer | 84011182 | |
| Embedding mold | Electron Microscopy Science | 70181 | |
| FBS (heat inactivated) | Gemini | 100106 | |
| 24 well plates | Corning | 3524 | |
| Formalin (10%) | Sigma Diagnostics | SDHT501128 | |
| 16% Formaldehyde solution | Thermo Scientific | 28908 | |
| Embedding microsettes | Simport | M503-2 | |
| Ethanol (70%) | Fisher Scientific | A405P-4 | |
| Waterbath | Fisher Scientific | 15-462-2SQ | |
| Microwave | General Electric | ModelJES2051DNBB | |
| Adhesive (Ethyl Cyanoacrylate) | Sigma-Aldrich | E1505-5G | |
| 10mm dishes | BD Falcon | 353003 | |
| 15ml tubes | BD Falcon | 352096 |
References
- Abercrombie, M., Ambrose, E. J. Interference Microscope Studies of Cell Contacts in Tissue Culture. Experimental Cell Research. 15 (58), 332-345 (1958).
- Coriell, L. L., McAllister, R. M., Wagner, B. M. Criteria for Determining Malignancy in Tissue-Culture Cell Lines in the Albino Rat. New York Academy of Science. 5, 351-355 (1957).
- Paul, J. The Cancer Cell in Vitro: A Review. Cancer Research. 22, 431-440 (1962).
- Dean, J. L., et al. Therapeutic response to CDK4/6 inhibition in breast cancer defined by ex vivo analysis of human tumors. Cell Cycle. 11 (14), 2756-2761 (2012).
- Bray, K., et al. Bcl-2 Modulation to Activate Apoptosis in Prostate Cancer. Molecular Cancer Research. 7 (9), 1487-1496 (2009).
- Quail, D. F., Joyce, J. A. Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis. Nature Medicine. 19 (11), 1423-1437 (2013).
- Nakasone, E. S., et al. Imaging Tumor-Stroma Interactions during Chemotherapy Reveals Contributions of the Microenvironment to Resistance. Cancer Cell. 21, 488-503 (1016).
- Shi, Y., Hogue, J., Dixit, D., Koh, J., Olson, J. A. Functional and genetic studies of isolated cells from parathyroid tumors reveal the complex pathogenesis of parathyroid neoplasia. PNAS. 111 (8), 3092-3097 (2014).
- Vidal, S. J., et al. Isolation of cancer stem cells from human prostate cancer samples. J. Vis. Exp. (85), e51332 (2014).
- Wanping, X., Neckers, L. Targeting the Molecular Chaperone Heat Shock Protein 90 Provides a Multifaceted Effect on Diverse Cell Signaling of Cancer Cells. Clinical Cancer Research. 13, 1625-1629 (2007).
- Moulick, K., et al. Affinity-based proteomics reveal cancer-specific networks coordinated by Hsp90. Nature Chemical Biology. 7 (11), 818-826 (1038).
- Alpaugh, M. L., Tomlinson, J. S., Ye, Y., Barsky, S. H. Relationship of sialyl-Lewis(x/a) underexpression and E-cadherin overexpression in the lymphovascular embolus of inflammatory breast cancer. American Journal of Pathology. 161 (2), 619-628 (2002).
- Chu, K., Boley, K. M., Moraes, R., Barsky, S. H., Robertson, F. M. The paradox of E-cadherin: role in response to hypoxia in the tumor microenvironment and regulation of energy metabolism. Oncotarget. 4 (3), 446-462 (2013).
- Vaira, V., et al. Preclinical model of organotypic culture for pharmacodynamic profiling of human tumors. PNAS. 107 (18), 8352-8356 (2010).
- Centenera, M. M., Raj, G. V., Knudsen, K. E., Tilley, W. D., Butler, L. M. Ex vivo culture of human prostate tissue and drug development. Nature Reviews Urology. 10, 483-487 (2013).
- Jhaveri, K., et al. Heat shock protein 90 inhibitors in the treatment of cancer: current status and future directions. Expert Opinion on Investigational Drugs. 5, 611-628 (2014).
- Gerecitano, J. F., et al. Using 124-PU-H71PET imaging to predict intratumoral concentration in patients on a phase I trial of PU-H71. Journal of Clinical Oncology. 31, 11076-11 (2013).
- Yildiz-Aktas, I., Dabbs, D. J., Bhargava, R. The effect of cold ischemic time on the immunohistochemical evaluation of estrogen receptor, progesterone receptor, and HER2 expression in invasive breast carcinoma. Modern Pathology. 25, 1098-1105 (2012).
