Summary

Transarterial Administration av cancerläkemedel Virus för Lokalregionala behandlingar av Orthotopic HCC hos råttor

Published: April 15, 2016
doi:

Summary

Oncolytic virotherapies are under development as novel therapeutics for the treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). Here we describe a method for locoregional therapy of HCC via hepatic arterial administration of oncolytic virus.

Abstract

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a disease with limited treatment options and poor prognosis. In recent years, oncolytic virotherapies have proven themselves to be potentially powerful tools to fight malignancy. Due to the unique dual blood supply in the liver, it is possible to apply therapies locally to orthotopic liver tumors, which are predominantly fed by arterial blood flow. We have previously demonstrated that hepatic arterial delivery of oncolytic viruses results in safe and efficient transduction efficiency of multifocal HCC lesions, resulting in significant prolongation of survival in immune competent rats. This procedure closely mimics the application of transarterial embolization in patients, which is the standard palliative care provided to many HCC patients. The ability to administer tumor therapies through the hepatic artery in rats allows for a highly sophisticated preclinical model for evaluating novel viral vectors under development. Here we describe the detailed protocol for microdissection of the hepatic artery for infusion of oncolytic virus vectors to treat orthotopic HCC.

Introduction

Hepatocellulär cancer (HCC) är den femte vanligaste cancer i världen, och den tredje ledande orsaken till cancerrelaterad död, vilket gör det en betydande hälsoproblem 1,2. För patienter som inte är berättigade till tumörresektion, eller som väntar på levertransplantation, lokoregional terapi involverar transarterial embolisering (TAE) eller transarterial chemoembolization (TACE) tillämpas som standard palliativ vård 3,4. Dessa behandlingar utnyttja den unika funktionen av dubbel blodtillförsel i levern, varigenom tumörer matas nästan uteslutande genom lever arteriellt blodflöde, medan den omgivande lever får huvuddelen av sin blodtillförsel från portalvenen 5,6.

På grund av de extremt begränsade effektivitet etablerade terapier för HCC har onkolytiska virus dykt upp som lovande alternativa läkemedel. JX-594, nyligen omdöpt Pexa-Vec, är en tymidinkinas-raderade vacciniavektorn, beväpnade med granulocyt-macrophage kolonistimulerande faktor (GM-CSF), som har slutfört fas II-studie för HCC 7. På senare tid har en rekombinant vesikulär stomatit virusvektor (VSV) som uttrycker humant interferon-beta in i en fas I klinisk studie för sorafenib-refraktär HCC (NCT01628640). Som onkolytiska virus närma sig få godkännande för klinisk tillämpning för HCC patienter, behovet av en effektiv administreringssätt rikta multifokal sjukdom är uppenbar. Även systemisk leverans är i hög grad ineffektivt på grund av ineffektiv tumöromvandling kan intratumorala applikationer begränsa effekten av terapin till det injicerade tumören, vilket uninjectable mikroskopiska skador som är mottagliga för sjukdomsprogression.

Vi har etablerat ett förfarande för isolering leverartären hos råttor för att administrera onkolytiskt virus terapi i en lokoregional sätt att rikta orthotopic HCC. Vi har visat att detta administreringssätt resulterar i säker och effective transduktion av multifokala HCC knutor, vilket resulterar i signifikant överlevnads förlängning i immunkompetenta råttor 8-10. Här beskriver vi hur man får tillgång, dissekera, och injektion i leverartären hos råttor. Ett system av förfarandet visas i figur 1 (tidigare publicerats 9)

Protocol

Obs: Följande steg har utförts i enlighet med riktlinjerna för vår institution och den lokala regeringen i Bayern, Tyskland. Alla försök att reproducera detta protokoll måste göras i anslutning med de lokala riktlinjer för human behandling av djur, som dikteras av lokala djuromsorg och användning kommittén. Till exempel, många institut kräver att sterila handskar bärs under gnagare kirurgi. Dessutom måste arbetet med virus utföras enligt lokala föreskrifter, tar hand om personlig och miljösäkerhet. Ma…

Representative Results

Med erfarenhet, kan en framgång nästan 100% (vilket betyder att artären lyckades dissekerades och injiceras och djuret överlevde kirurgi) uppnås. Dock kommer hälsostatus råtta före kirurgi (graden av tumörbörda, underliggande leverfunktionen, etc.) naturligtvis spela en roll i resultatet av det kirurgiska ingreppet. Efter operationen kan råttor förväntas uppleva övergående viktförlust och en liten, övergående förhöjning av leverenzymer, även om buffert ensam…

Discussion

Although direct intratumoral injection is undoubtedly the simplest method to result in efficient tumor transduction of a single tumor nodule, hepatic arterial infusion represents an ideal administration route to target multifocal, orthotopic HCC. This method has proven to be both safe and effective for treating HCC in immune competent rats with oncolytic viruses. Furthermore, since HCC patients are routinely treated by transarterial application of chemoembolization, the method described here is readily translatable to …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work is supported by the SFB 824 subprojects C6 and C7 (DFG Sonderforschungsbereich 824), German Research Foundation, Bonn, Germany.

Materials

Veterinary clippers Aesculap GT415 Small, cordless trimmer ideal for removing fur from surgical area
Stereomicroscope Zeiss Stemi SV6
30G Needles Braun 4656300 30G x ½”
1ml syringes Braun 9161406V Tuberculin syringe
Disposable scalpel Feather 2975#15 #15 blade 
Standard surgical scissors Fine Science Tools 14001-13  Sharp/blunt, for opening skin and muscle
Adson forcep Fine Science Tools 1101-12 With teeth, for grasping skin and muscle
Alm retractor Fine Science Tools 17008-07 With blunt teeth, for spreading abdominal cavity open during surgery
Gauze swabs Lohmann & Rauscher 18504 7.5 x 7.5 cm, should be autoclaved prior to use
Cotton-tipped applicator swabs Lohmann & Rauscher 11970 Sterile
Fine-tipped foreceps Fine Science Tools 11063-07 0.4mm, angled tip, for dissecting hepatic artery
Vannas spring scissors Fine Science Tools 91500-09 For delicate cutting
Micro-needle holder Fine Science Tools 12076-12 For ligating gastroduodenal artery
Needle holder Fine Science Tools 12005-15 Tungsten carbide jaws
7-0 Prolene sutures Ethicon 8648H Polypropylene suture with curved needle, for ligating gastroduodenal artery
4-0 Vicryl sutures Ethicon V3040H With curved needle attached
Infrared warming lamp Beurer IL11 For maintaining body temperature post-operatively

References

  1. Murray, C. J., Lopez, A. D. Evidence-based health policy – lessons from the Global Burden of Disease Study. Science. 274, 740-743 (1996).
  2. Parkin, D. M., Bray, F., Ferlay, J., Pisani, P. Estimating the world cancer burden: Globocan 2000. Int J Cancer. 94, 153-156 (2001).
  3. Bruix, J., Sala, M., Llovet, J. M. Chemoembolization for hepatocellular carcinoma. Gastroenterology. 127, 179-188 (2004).
  4. Miraglia, R., Pietrosi, G., Maruzzelli, L., Petridis, I., Caruso, S., Marrone, G., Mamone, G., Vizzini, G., Luca, A., Gridelli, B. Efficacy of transcatheter embolization/chemoembolization (TAE/TACE) for the treatment of single hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol. 13, 2952-2955 (2007).
  5. Breedis, C., Young, G. The blood supply of neoplasms in the liver. Am J Pathol. 30, 969-977 (1954).
  6. Nakashima, T., Kojiro, M. Pathologic characteristics of hepatocellular carcinoma. Semin Liver Dis. 6, 259-266 (1986).
  7. Heo, J., et al. Randomized dose-finding clinical trial of oncolytic immunotherapeutic vaccinia JX-594 in liver cancer. Nat Med. 19, 329-336 (2013).
  8. Altomonte, J., Marozin, S., Schmid, R. M., Ebert, O. Engineered newcastle disease virus as an improved oncolytic agent against hepatocellular carcinoma. Mol Ther. 18, 275-284 (2010).
  9. Shinozaki, K., Ebert, O., Kournioti, C., Tai, Y. S., Woo, S. L. Oncolysis of multifocal hepatocellular carcinoma in the rat liver by hepatic artery infusion of vesicular stomatitis virus. Mol Ther. 9, 368-376 (2004).
  10. Shinozaki, K., Ebert, O., Woo, S. L. Eradication of advanced hepatocellular carcinoma in rats via repeated hepatic arterial infusions of recombinant VSV. Hepatology. 41, 196-203 (2005).
  11. Altomonte, J., et al. Synergistic antitumor effects of transarterial viroembolization for multifocal hepatocellular carcinoma in rats. Hepatology. 48, 1864-1873 (2008).

Play Video

Cite This Article
Altomonte, J., Muñoz-Álvarez, K. A., Shinozaki, K., Baumgartner, C., Kaissis, G., Braren, R., Ebert, O. Transarterial Administration of Oncolytic Viruses for Locoregional Therapy of Orthotopic HCC in Rats. J. Vis. Exp. (110), e53757, doi:10.3791/53757 (2016).

View Video