कैंसर फार्माकोलॉजी अनुसंधान के लिए पीडीएक्स और पीडीएक्स-व्युत्पन्न ऑर्गेनॉइड के वीवो/इन विट्रो रोगी-व्युत्पन्न मॉडल जोड़े में मिलान करना
Summary
इन विट्रो स्क्रीनिंग के लिए रोगी-व्युत्पन्न ज़ेनोग्राफ्ट (पीडीएक्स) का उपयोग करके ऑर्गेनॉइड बनाने के लिए एक विधि का वर्णन किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप वीवो/इन विट्रो मॉडल में मिलान जोड़े होते हैं। पीडीएक्स ट्यूमर को यांत्रिक रूप से या एंजाइमेटिक रूप से छोटे टुकड़ों में काटा/संसाधित किया गया था, जिसके बाद चालाकों की विधि ट्यूमर ऑर्गेनॉइड विकसित करने के लिए थी जो पारित, क्रायोप्रेयरवित और मूल पीडीएक्स के खिलाफ विशेषता थी।
Abstract
रोगी-व्युत्पन्न ट्यूमर xenografts (PDXs) सबसे भविष्य कहनेवाला पूर्व नैदानिक मॉडल माना जाता है, मोटे तौर पर पारंपरिक कैंसर दवा मूल्यांकन के लिए कैंसर स्टेम सेल (सीएससी) द्वारा संचालित माना जाता है । पीडीएक्सएस का एक बड़ा पुस्तकालय रोगी आबादी की विविधता को प्रतिबिंबित करता है और इस प्रकार जनसंख्या आधारित प्रीक्लिनिकल परीक्षणों (“चरण द्वितीय-जैसे माउस नैदानिक परीक्षण”); हालांकि, पीडीएक्स में कम थ्रूपुट, उच्च लागत और लंबी अवधि की व्यावहारिक सीमाएं हैं। ट्यूमर ऑर्गेनॉइड, रोगी-व्युत्पन्न सीएससी-संचालित मॉडल भी हैं, को पीडीएक्स के इन विट्रो समकक्ष के रूप में माना जा सकता है, जो ऑर्गेनॉइड या यौगिकों के बड़े पुस्तकालयों से निपटने के लिए कुछ पीडीएक्स सीमाओं पर काबू पा सकते हैं। यह अध्ययन पीडीएक्स-व्युत्पन्न ऑर्गेनॉइड (पीडीएक्सओ) बनाने की विधि का वर्णन करता है, जिसके परिणामस्वरूप इन विट्रो और वीवो फार्माकोलॉजी अनुसंधान के लिए जोड़ा गया मॉडल होता है। चमड़े के द्वारा प्रत्यारोपित PDX-CR2110 ट्यूमर ट्यूमर असर चूहों से एकत्र किए गए जब ट्यूमर 200-800 मिमी3तक पहुंच गया, एक अनुमोदित शव परीक्षण प्रक्रिया के अनुसार, आसन्न गैर ट्यूमर ऊतकों को हटाने और छोटे ट्यूमर के टुकड़ों में वियोजन के बाद । छोटे ट्यूमर के टुकड़े को धोया गया और मलबे को हटाने के लिए 100 माइक्रोन सेल छलनी से गुजरना किया गया। सेल क्लस्टर एकत्र किए गए थे और तहखाने झिल्ली निकालने (बीएमई) समाधान में निलंबित कर दिया गया था और सीओ2 इनक्यूबेटर में विकास के लिए आसपास के तरल मीडिया के साथ एक ठोस बूंद के रूप में 6-अच्छी प्लेट में चढ़ाया गया था। ऑर्गेनॉइड विकास की निगरानी प्रकाश माइक्रोस्कोपी के तहत साप्ताहिक रूप से दो बार की गई और फोटोग्राफी द्वारा दर्ज की गई, जिसके बाद सप्ताह में 2 या 3 बार तरल मध्यम परिवर्तन हुआ। बड़े ऑर्गेनॉइड को आगे (7 दिन बाद) यांत्रिक कतरनी का उपयोग करके बीएमई एम्बेडेड ऑर्गेनॉइड को बाधित करके 1:2 अनुपात में पारित किया गया था, जो ट्राइपसिन के अलावा और 10 माइक्रोन वाई-27632 के अलावा सहायता प्राप्त था। ऑर्गेनॉइड को लंबे समय तक भंडारण के लिए क्रायो-ट्यूब में क्रायोप्रेयराई किया गया था, बीएमई से अपकेंद्रित्र द्वारा रिहाई के बाद, और आगे के लक्षण वर्णन के लिए (जैसे, डीएनए, आरएनए और एफएफपीई ब्लॉक) का नमूना भी लिया गया था।
Introduction
कैंसर विविध आनुवंशिक और प्रतिरक्षा विकारों का एक संग्रह हैं। प्रभावी उपचार का सफल विकास प्रयोगात्मक मॉडल पर अत्यधिक निर्भर करता है जो प्रभावी रूप से नैदानिक परिणामों की भविष्यवाणी करते हैं। अच्छी तरह से विशेषता रोगी व्युत्पन्न xenografts (PDX) के बड़े पुस्तकालयों लंबे समय से पसंद के वीवो प्रणाली में अनुवाद के रूप में देखा गया है केमो परीक्षण करने के लिए-और/या रोगी ट्यूमर विशेषताओं, विषमता और रोगी दवा प्रतिक्रिया 1 को फिर सेcapइट करने की क्षमता के कारण चिकित्सा लक्षित, इस प्रकार चरण द्वितीय कीतरहमाउस नैदानिक परीक्षणों को सक्षम करने के लिए नैदानिक सफलता में सुधार2,3। पीडीएक्स को आम तौर पर कैंसर स्टेम सेल रोगों के रूप में माना जाता है, जिसमें आनुवंशिक स्थिरता होती है, सेल लाइन के विपरीत व्युत्पन्न xenografts2। पिछले कुछ दशकों में, पीडीएक्स के बड़े संग्रह दुनिया भर में बनाए गए हैं, जो आज कैंसर दवा विकास का वर्कहॉर्स बन गए हैं। हालांकि व्यापक रूप से इस्तेमाल किया और महान अनुवाद मूल्य के साथ, इन पशु मॉडल आंतरिक रूप से महंगा है, समय लेने वाली और कम थ्रूपुट, इसलिए बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग के लिए अपर्याप्त हैं । पीडीएक्स प्रतिरक्षा-छेड़छाड़ प्रकृति4के कारण इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी (आईओ) परीक्षण के लिए भी अवांछनीय हैं। इस प्रकार पीडीएक्स की उपलब्ध बड़ी लाइब्रेरी का पूरा लाभ उठाना अव्यावहारिक है।
हंस चतुर्स की प्रयोगशाला5द्वारा बीड़ा उठाए गए हाल की खोजों ने एपिथेलियलमूलके अधिकांश मानव अंगों में वयस्क स्टेम कोशिकाओं से उत्पन्न ऑर्गेनॉइड की इन विट्रो संस्कृतियों की स्थापना की है। इन प्रोटोकॉलों को और परिष्कृत किया गया है ताकि विभिन्न संकेतों के मानव कार्सिनोमा में ग्रहण किए गए सीएससी से ऑर्गेनॉइड के विकास की अनुमति दी जा सके। ये रोगी-व्युत्पन्न ऑर्गेनॉइड (पीडीओ) जीनोमिक रूप से स्थिर8,9 हैं और इन्हें नैदानिक उपचार परिणामों10, 11,12के अत्यधिक पूर्वानुमानित दिखाया गया है। इसके अलावा, पीडीओ की इन विट्रो प्रकृति उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग (एचटीएस)13को सक्षम बनाती है, इस प्रकार संभावित रूप से वीवो मॉडल में लाभ प्रदान करती है और रोगी आबादी के किराए के रूप में बड़े ऑर्गेनॉइड पुस्तकालयों का लाभ उठाती है। पीडीओ ऊपर वर्णित पीडीएक्स की कई सीमाओं पर काबू पाने के लिए एक महत्वपूर्ण खोज और अनुवाद मंच बनने के लिए तैयार हैं।
पीडीओ और पीडीएक्स दोनों रोगी-व्युत्पन्न और सीएससी-संचालित मॉडल हैं, जो व्यक्तिगत उपचार या नैदानिक परीक्षण प्रारूप के संदर्भ में चिकित्सीय का मूल्यांकन करने की क्षमता रखते हैं। पीडीएक्स के मौजूदा बड़े पुस्तकालय, जैसे >3000 पीडीएक्स14,15,16,17कामालिकाना संग्रह, इसलिए ट्यूमर ऑर्गेनॉइड (पीडीएक्स-व्युत्पन्न ऑर्गेनॉइड, या पीडीएक्सओ) के पुस्तकालयों की तेजी से पीढ़ी के लिए उपयुक्त हैं, जिसके परिणामस्वरूप पेयएक्स और पीडीएक्सओ मॉडल की एक मेल खाती लाइब्रेरी होती है। यह रिपोर्ट अपने पैतृक पीडीएक्स-सीआर 2110 मॉडल16के संबंध में कोलोरेक्टल कैंसर पीडीएक्सओ-सीआर2110 बनाने और उसकी विशेषता बनाने की प्रक्रिया का वर्णन करती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस रिपोर्ट में पीडीएक्स-/पीडीएक्सओ-सीआर2110 के प्रारंभिक आंकड़े जीनोमिक्स, हिस्टोपैथोलॉजी और फार्माकोलॉजी के संबंध में पीडीएक्स और इसके डेरिवेटिव, पीडीएक्सओ के बीच जैविक तुल्यता का समर्थन करते हैं, क्…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक पांडुलिपि के महत्वपूर्ण पठन और संपादन के लिए डॉ जोडी बारबांका, फेडरिका परसी और राजेंद्र कुमारी को धन्यवाद देना चाहते हैं । लेखक ों को भी अपने महान तकनीकी प्रयासों के लिए विट्रो में क्राउन बायोसाइंस ऑन्कोलॉजी और वीवो टीम में शुक्रिया अदा करना चाहते हैं ।
Materials
| Advanced DMEM/F12 | Life Technologies | 12634028 | Base medium |
| DMEM | Hyclone | SH30243.01 | Washing medium |
| Collagenese type II | Invitrogen | 17101015 | Digest tumor |
| Matrigel | Corning | 356231 | Organoid culture matrix (Basement Membrane Extract, growth factor reduced) |
| N-Ac | Sigma | A9165 | Organoid culture medium |
| A83-01 | Tocris | 2939 | Organoid culture medium |
| B27 | Life Technologies | 17504044 | Organoid culture medium |
| EGF | Peprotech | AF-100-15 | Organoid culture medium |
| Noggin | Peprotech | 120-10C | Organoid culture medium |
| Nicotinamide | Sigma | N0636 | Organoid culture medium |
| SB202190 | Sigma | S7076 | Organoid culture medium |
| Gastrin | Sigma | G9145 | Organoid culture medium |
| Rspondin | Peprotech | 120-38-1000 | Organoid culture medium |
| L-glutamine | Life Technologies | 35050038 | Organoid culture medium |
| Hepes | Life Technologies | 15630056 | Organoid culture medium |
| penicillin-streptomycin | Life Technologies | 15140122 | Organoid culture medium |
| Y-27632 | Abmole | M1817 | Organoid culture medium |
| Dispase | Life Technologies | 17105041 | Screening assay |
| CellTiter-Glo 3D | Promega | G9683 | Screening assay (luminescent ATP indicator) |
| Multidrop dispenser | Thermo Fisher | Multidrop combi | Plating organoids/CellTiter-Glo 3D addition |
| Digital dispener | Tecan | D300e | Compound addition |
| Envision Plate reader | Perkin Elmer | 2104 | Luminescence reading |
| Balb/c nude mice | Beijing HFK Bio-Technology Co | ||
| RNAeasy Mini kit | Qiagen | 74104 | tRNA purification kit |
| DNAeasy Blood & Tissue Kit | Qiagen | 69506 | DNA purification kit |
| Histogel | Thermo Fisher | HG-4000-012 | Organoid embedding |
References
- Tentler, J. J., et al. Patient-derived tumour xenografts as models for oncology drug development. Nature Reviews Clinical Oncology. 9 (6), 338-350 (2012).
- Gao, H., et al. High-throughput screening using patient-derived tumor xenografts to predict clinical trial drug response. Nature Medicine. 21 (11), 1318-1325 (2015).
- Yang, M., et al. Overcoming erlotinib resistance with tailored treatment regimen in patient-derived xenografts from naive Asian NSCLC patients. International Journal of Cancer. 132 (2), 74-84 (2013).
- Li, Q. X., Feuer, G., Ouyang, X., An, X. Experimental animal modeling for immuno-oncology. Pharmacology & Therapeutics. 173, 34-46 (2017).
- Sato, T., et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 459 (7244), 262-265 (2009).
- Drost, J., Clevers, H. Organoids in Cancer Researchearch. Nature Reviews Cancer. 18 (7), 407-418 (2018).
- Muthuswamy, S. K. Organoid Models of Cancer Explode with Possibilities. Cell Stem Cell. 22 (3), 290-291 (2018).
- Sachs, N., et al. A Living Biobank of Breast Cancer Organoids Captures Disease Heterogeneity. Cell. 172 (1-2), 373-386 (2018).
- Weeber, F., et al. Preserved genetic diversity in organoids cultured from biopsies of human colorectal cancer metastases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (43), 13308-13311 (2015).
- Vlachogiannis, G., et al. Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers. Science. 359 (6378), 920-926 (2018).
- Yao, Y., et al. Patient-Derived Organoids Predict Chemoradiation Responses of Locally Advanced Rectal Cancer. Cell Stem Cell. 26 (1), 17-26 (2020).
- Ganesh, K., et al. A rectal cancer organoid platform to study individual responses to chemoradiation. Nature Medicine. 25 (10), 1607-1614 (2019).
- van de Wetering, M., et al. Prospective derivation of a living organoid biobank of colorectal cancer patients. Cell. 161 (4), 933-945 (2015).
- Yang, J. P., et al. A novel RNAi library based on partially randomized consensus sequences of nuclear receptors: identifying the receptors involved in amyloid beta degradation. Genomics. 88 (3), 282-292 (2006).
- Zhang, L., et al. A subset of gastric cancers with EGFR amplification and overexpression respond to cetuximab therapy. Scientific Reports. 3, 2992 (2013).
- Chen, D., et al. A set of defined oncogenic mutation alleles seems to better predict the response to cetuximab in CRC patient-derived xenograft than KRAS 12/13 mutations. Oncotarget. 6 (38), 40815-40821 (2015).
- Guo, S., et al. Molecular Pathology of Patient Tumors, Patient-Derived Xenografts, and Cancer Cell Lines. Cancer Research. 76 (16), 4619-4626 (2016).
- Sato, T., et al. Long-term expansion of epithelial organoids from human colon, adenoma, adenocarcinoma, and Barrett’s epithelium. Gastroenterology. 141 (5), 1762-1772 (2011).
- Tiriac, H., French, R., Lowy, A. M. Isolation and Characterization of Patient-derived Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Organoid Models. Journal of Visualized Experiments. (155), (2020).
- Kopper, O., et al. An organoid platform for ovarian cancer captures intra- and interpatient heterogeneity. Nature Medicine. 25 (5), 838-849 (2019).
- Corcoran, R. B., et al. Combined BRAF and MEK Inhibition With Dabrafenib and Trametinib in BRAF V600-Mutant Colorectal Cancer. Journal of Clinical Oncology. , (2015).
- Huch, M., et al. Long-term culture of genome-stable bipotent stem cells from adult human liver. Cell. 160 (1-2), 299-312 (2015).
