Med hjälp av patientgenererade tumörer i en subkutan preklinisk modell är ett utmärkt sätt att studera effekten av nya terapier, prediktiva biomarkörer upptäckt och läkemedelsresistenta vägar. Denna modell, i utvecklingsprocessen läkemedel är viktigt för att avgöra ödet för många nya cancerbehandlingar innan klinisk undersökning.
Patient derived tumor xenograft (PDTX) models provide a necessary platform in facilitating anti-cancer drug development prior to human trials. Human tumor pieces are injected subcutaneously into athymic nude mice (immunocompromised, T cell deficient) to create a bank of tumors and subsequently are passaged into different generations of mice in order to maintain these tumors from patients. Importantly, cellular heterogeneity of the original tumor is closely emulated in this model, which provides a more clinically relevant model for evaluation of drug efficacy studies (single agent and combination), biomarker analysis, resistant pathways and cancer stem cell biology. Some limitations of the PDTX model include the replacement of the human stroma with mouse stroma after the first generation in mice, inability to investigate treatment effects on metastasis due to the subcutaneous injections of the tumors, and the lack of evaluation of immunotherapies due to the use of immunocompromised mice. However, even with these limitations, the PDTX model provides a powerful preclinical platform in the drug discovery process.
Kolorektal cancer (CRC) är en viktig bidragsgivare till dödsfall i cancer i USA. År 2015 fanns det uppskattningsvis 132,700 nya fall av CRC med 49.700 dödsfall 1. Även prognosen för patienter med lokaliserad sjukdom är utmärkt, patienter med avancerad sjukdom har dåliga resultat, vilket gör detta till en viktig prioritering i utvecklingen av nya terapier. Trots standardbehandling kemoterapeutiska regimer och nyare biologiska som distribueras mot denna sjukdom, har det bara varit en stegvis ökning i total överlevnad. Följaktligen finns det en betydande ansträngning för att förstå drivrutinsvägar involverade i att underlätta tumörtillväxt i denna sjukdom. Cancer Genome Atlas Network har nyligen identifierat ett antal huvudvägar som är inblandade i CRC dysreglering och inkluderar: WNT, fosfoinositid 3-kinas (PI3K), RAS, transformerande tillväxtfaktor-β (TGF β) och TP53 2. Tillsammans med undersökningar som beskriver othennes vägar som förstärker tillväxten i CRC har antänts utvecklingen av nyare behandlingar som syftar till att avsevärt förbättra överlevnaden i denna patientgrupp 3-5. Utnyttjar prekliniska modeller inom onkologi läkemedelsutveckling har varit avgörande i denna process för att förutsäga den kliniska aktiviteten av dessa nya föreningar.
Olika prekliniska modeller har använts i läkemedelsutvecklingen. Med tanke på att prekliniska transgena djurmodeller och odödliggjorda cellinjer har tappat målet att bestämma den kliniska aktiviteten av nya cancermedel, till stor del på grund av deras oförmåga att återspegla komplexiteten i mänskliga tumörer, har patient härlett tumör xenograft (PDTX) modeller fastställts. Den största fördelen med denna modell är att tumör heterogenitet förblir intakt och nära återspeglar de molekylära egenskaper och clonality av ursprungs patientens tumör 6-9. PDTX modeller ger ett utmärkt in vivopreklinisk plattform för att studera nya medel, läkemedelsresistens vägar, kombinatoriska strategier och cancer stamcellsbiologi 10.
En allmän översikt över PDTX process illustreras i figur 1. Den börjar i kliniken, samtyckande patienter för att tillåta en del av deras överskjutande tumörvävnaden som skall användas för denna forskning. Därefter, vid kirurgi, är en bit av tumören räknats av en patolog och tas i medier som skall transporteras till forskningspersonal. Omedelbart efter detta, är en sektion av tumören skärs i små bitar och transplanterades in i möss med immunbrist subkutant. När tumören växer, är det passe i olika generationer av möss för att bibehålla tumören 10. Typiskt, efter F3 generationen tumören kan utökas till en behandlingsstudie där nya föreningar och / eller kombinationsterapi utvärderas. Utnyttjar Next Gen Seq (exome Seq, RNA Seq och SNP array) potentiella prediktiva biomarkörer är upptäckaed att underlätta valet av patienter som kan drar nytta av en viss behandling.
De övergripande målen med att använda PDTX modeller är att: 1) utvärdera effekten av nya terapier som monoterapi eller i kombination och 2) identifiera prediktiva biomarkörer för känslighet eller motstånd före klinisk undersökning. I detta manuskript ger vi metodiken i initieringen och upprätthållandet av en CRC PDTX bank och ge fördelar och begränsningar av denna modell inom läkemedelsutveckling upptäckt.
Figur 1. Översikt över CRC PDTX Model protokoll. En patient härlett tumör tas emot från kirurgi och injicerades omedelbart i atymiska nakna möss subkutant. När tumören växer expanderas i kommande generationer och så småningom utvidgas för behandlingsstudier. behandling Responses bedöms och prediktiva biomarkörer identifieras som kan underlätta patientens val. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Den PDTX läkemedelsutveckling plattform erbjuder en förbättrad modell för bristerna i andra prekliniska modeller som är opålitliga i att förutsäga kliniska aktiviteten av nya föreningar. Viktigt, tumörer i denna modell är biologiskt stabil, behålla metastatisk potential, och uppvisar liknande läkemedel lyhördhet från generation till generation. I denna modell, är patienten härledda tumörer injiceras i atymiska nakna möss, passe, och därefter används vid terapeutisk utvärdering. Det finns flera vikt…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by grant 1R01CA152303-01.
RPMI or DMEM | Corning | 10-040-CV | |
Penicillin-Streptomycin | Corning | 30-002-CI | |
Non-essential Amino Acids | Corning | 25-025-CI | |
Fetal Bovine Serum | Corning | 35-010-CV | Thaw in -4 °C, then activate for 30 minutes at 60 °C water bath |
CPT blood tube | BD vacutainer | 362761 | |
Microcentrifuge tube | Surelock | A-7002 | |
Phospate-Buffered Saline | Corning | 21-040-CV | |
Cyrogenic vials | Cyroking | C0732901 | |
Plastic tumor cutting dish | Trueline | TR4001 | |
Scissors | Roboz | RS-5881 | |
Forceps | Roboz | RS-5135 | |
Matrigel (gelatinous protein mixture) | Corning | 354234 | Store at -20 or -80 °C, then thaw on ice, do not leave at room temperature |
10% Formalin cups | Protocol | 032-059 | |
Liquid Nitrogen Dewar Storage | Thermolyne | CY50900 | |
Portable liquid nitrogen dewar | Nalgene | 4150-2000 | |
Dimethyl Sulfoxide | Fischer | 67-68-5 | |
Freezing container: Mr Frosty | Nalgene | 5100-0001 | |
Isopropyl Alcohol | Decon | 64-17-5 | |
Trocars | Innovative Research of America | MP-182 | |
Anesthesia machine | Patterson Veterinary | none | |
Anesthesia box | Patterson Veterinary | none | |
Isoflurane | Vet one | 1038005 | |
F-Air Canister | Bickford Omnicon | 80120 | |
Meloxicam | Vet one | 5182-90C | |
Calipers | Fowler | 54-100-167 | |
Weight scale | Ohaus | Scout Pro SP601 |