Bu protokolün amacı, tümör ve non-tümör hem hücreleri içeren karışık kültürleri kullanılarak in vitro antikanser ilaçların özgüllüğünü değerlendirmektir.
Yöntem makalesi
Bu protokolün amacı, tümör ve non-tümör hem hücreleri içeren karışık kültürleri kullanılarak in vitro antikanser ilaçların özgüllüğünü değerlendirmektir.
Tümör olmayan Tümör hücreleri ihtiva eden kültürler kullanılarak in vitro anti-kanser ilaç özgüllüğünü belirlemek için kullanılan prosedür gösterilmektedir. Anahtar elemanı çift sonda, dijital PCR deneyi ve tümör hücrelerinin oranı daha sonra hesaplama kullanılarak evrensel sekansına ilişkin olarak, bir tümör-spesifik genetik değişiklik kantitatif belirlenmesidir. Deney Tümör kurulu bir hattın hücreleri ihtiva eden bir kültürün üzerinde gerçekleştirilmektedir katkılı olmayan tümör hücreleri. karışık kültür çeşitli konsantrasyonlarda test ilacı ile muamele edilmektedir. muameleden sonra, DNA, bir basit ve ucuz bir yöntemi kullanarak 96-çukurlu tablalara, hayatta yapışkan hücreler tarafından doğrudan hazırlanır ve tümöre spesifik genetik değişiklik ve bir referans genel sekansı ölçmek için bir çift sonda, dijital PCR analizine tabi . Bu gösteri NF1 geninin heterozigot silinmesi tümör spesifik genetik değişiklik olarak kullanılır veReferans gen gibi bir RPP30 geni. Oranı NF1 / RPP30 ile tümör hücrelerinin oranı hesaplanmıştır. Tümör hücrelerinin oranının doza bağımlı bir değişiklik ilacın özgüllüğü için bir in vitro gösterge sağlar çünkü bu, genetik ve hücre bazlı in vitro deney muhtemelen ilaç keşfi uygulama potansiyeline sahip olacaktır. Bundan başka, kişiselleştirilmiş kanserine bakımı için, bu Genetik-ve hücre tabanlı bir araç tek tek tümörler birincil kültürleri kullanılarak etkisini test etmek ve aday ilaçların spesifite ile adjuvan kemoterapi optimize katkıda bulunabilir.
Antikanser ilaçların tümör hücreleri üzerindeki terapötik etkileri, tümör olmayan hücreler üzerinde çeşitli istenmeyen toksik etkilerle ilişkilidir. Toksik etkilerin, büyük ölçüde uygun aletlerin bulunmaması nedeniyle laboratuvarda değerlendirilmesi zordur1. Hem tümör hem de tümör olmayan hücreleri içeren hücre kültürleri, klinik toksisiteye ışık tutabilecek bir ilacın özgüllüğünü veya seçiciliğini değerlendirmek için potansiyel bir in vitro kaynak sağlayacaktır. Bununla birlikte, proliferasyon veya canlılık testleri gibi geleneksel in vitro deneyler, bir ilacın toplam hücreler üzerindeki etkisini ölçer, ancak etkiyi tümör hücreleri üzerindeki kısma ve tümör olmayan hücreler üzerindeki kısma bölemez. Örneğin, %50 tümör hücresi ve %50 tümör olmayan hücrelerden oluşan bir kültürde toplam hücre sayısında %50'lik bir azalma, tüm tümör hücrelerinin ölümü, tümör olmayan tüm hücrelerin ölümü veya daha büyük olasılıkla her ikisinin parçalarının çeşitli oranlarda ölümü anlamına gelebilir.
Ayrıca bu teknik sorun nedeniyle, tümör ve tümör olmayan stromal hücreler içeren primer kültürler genellikle ilaçların test edilmesi için uygun değildir. Öte yandan, bu hücresel heterojenlik nedeniyle, birincil kültürler, yerleşik hücre dizilerindekiklonal hücrelerden çok daha iyi orijinal tümörlerine benzer 2. Daha da önemlisi, primer kültürler hastaya özgüdür ve bireyselleştirilmiş ilaç testini mümkün kılabilir:2-4.
Bu nedenle önemli bir konu, birincil kültürler de dahil olmak üzere karışık kültürlerdeki tümör hücrelerinin oranının belirlenmesi için bir yöntemin geliştirilmesidir. Bu zorluğa yönelik olarak, tümöre özgü bir genetik özelliğin evrensel bir referans dizisine kantitatif oranının belirlenmesine dayanan bir genetik çözüm tasarlandı. Bu orandan, karışık bir kültürdeki tümör hücrelerinin oranı hesaplanabilir.
Bu çalışma, (1) yerleşik bir hattın tümör hücrelerinden ve tümör olmayan fibroblastlardan karışık bir kültür hazırlama, (2) karışık kültürün bir test ilacı ile muamele edilmesi, (3) dijital PCR için DNA hazırlama, (4) çift problu damlacık dijital PCR testi kullanılarak tümöre özgü heterozigot bir delesyonun bir referans diziye oranının belirlenmesi, (5) her ilaç konsantrasyonunda tümör hücrelerinin oranlarının hesaplanması ve (6) tümör hücrelerinin oranının doza bağlı değişiminin hazırlanması.
1. Malzemeler Kültür tümör hücreleri ve non-tümör hücreleri hem de içeren hazırlanması
2. Drug Tedavisi
3. Dijital PCR için DNA hazırlanması
4. Dijital PCR
5. Tümör Hücrelerinin Oranı Hesaplama
Tümör hücrelerinin oranını 6. Doz-bağlı değişimini
DNA'nın kalitesi kombine HotShot / Bırak-Diyaliz tatmin edici dijital PCR (Şekil 1B) için yeterlidir kullanılarak hazırlanan. 2.000 fibroblastlar için, yaklaşık 3.000 ± 500 pozitif damlacıklar beklenen 4000 kopya (bir hücrede iki kopya)% 75 tekabül eden, elde edilmiştir. Bu çalışmada, tümör hücreleri NF1 geninin 5 bir heterozigot delesyon bilinen kurulu bir hat MPNST S462 geliyordu. Bu% 50 gen dozaj azaltılması açıkça çift dijital PCR yöntemi (Şekil 1B) tarafından tespit edildi. Buna karşılık, bu genin iki kopyası fibroblast ölçüldü. Tümör ve non-tümör hücreleri arasındaki bu genetik farklılık karışık kültürlerde tümör hücrelerinin (Şekil 2) oranının hesaplanmasını sağlar. RPP30 için NF1 göreceli gen dozajı ölçerek, karışık bir kültüründe tümör hücrelerinin oranı belirlenebilirHer bir ilaç-konsantrasyonunda (Şekil 3).

Prensip Şekil 1. Dijital PCR. (A) resimde. (B) çift prob deneyi referans (RPP30) gen ile ilgili olarak tümör hücreleri MPNST S462 bir hedef (NF1) geni azaltılmış miktarda ortaya koymaktadır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2. Tümör Hücreleri hesaplanan oranı. Tümör hücreleri ve non-tümör hücreleri çeşitli oranlarda karıştırıldı ve 96 plakasının her oyuğuna tohumlandı. Ek O / N, hücreler lize edildi wit sonraH HotShot / Bırakma Diyaliz ve tuzdan arındırılmıştır lizatlar NF1 / RPP30 oranı verdi dijital PCR'ye tabi tutulmuştur. Bu oran Baz, her bir oyuk, tümör hücrelerinin oranı hesaplanmıştır. Ve ortalama 4 adet kurulum oranda tekrarlanmış olan tümör hücrelerinin oranı standart sapması hesaplandı. Tümör hücrelerinin (Y ekseni) hesaplanan oranlar kurulum oranlarda (X ekseni) karşı grafiğe geçirildi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil Tümör hücrelerinin oranını 3. Doz bağımlı değişiklikler (A). Doza bağımlı görünür yaşayan hücrelerin azalma. (B) tümör hücrelerinin oranı (ortalama 4 suretin standart sapma) hesaplanan NF1 oranı: - 10 uM RPP30, 0 ila azalmıştır. En yüksek doz 50 uM'de, birkaç önemli hücreler nedeniyle tüm hücrelere toksik etkisi, muhtemelen kalmıştı. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

. Non-tümör hücreleri bu tümör hücrelerinin Şekil 4. Ayırma Yanıt (A) canlılık ve / veya toplam hücrelerin çoğalması geleneksel deneyler kullanılarak ölçülebilir; Tümör hücrelerinin oranı, bu çalışmada ortaya prosedür kullanılarak belirlenebilir. İki parametre kullanarak (B), bir ilaca, bir karışık kültür toplam hücrelerin tepki, tümör hücreleri ve tümör olmayan hücre tepkisinin karşılık ayrılabilir..com / files / ftp_upload / 53752 / 53752fig4large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| 1 Tepki | ||
| 2 x ddPCR Supermix | 12 | |
| NF1 için tahlil karışımı | 1.2 | |
| RPP30 için deney karışımı | 1.2 | |
| Haelll | 0.6 | |
| ara toplam | 15 | usta karışımı |
| DNA | 9 | |
| Toplam | 24 | Nihai PCR Karışımı |
Tablo 1 Çift ddPCR Reaksiyon Kurma
| Adım | Aksiyon | sıcaklık | Zaman | Bisikletler |
| 1 | Polymaktivasyon silmek | 95 ° C | 10 dakika | 1 |
| 2 | DNA denatürasyonu | 94 ° C | 30 sn | 40 |
| 3 | Tavlama / exetension | 60 ° C | 1 dakika | |
| 4 | polimeraz devre dışı bırakma | 98 ° C | 10 dakika | 1 |
| 5 | Tut (isteğe bağlı) | 4 ° C |
Tablo 2 PCR Cycler Ayarları
In vitro ilaç özgüllük değerlendirmek için Genetik-ve hücre tabanlı bir araç anahtar aşama bir veya daha fazla tümör spesifik genetik özellikleri kullanılarak tümör hücrelerinin oranının belirlenmesidir. Geleneksel fenotipik özellikleri 7 aksine, genetik özellikler, özel bir kararlı ve ölçmek için kolaydır. Örneğin, bir tümör spesifik mutasyon ya da kopya sayısı varyasyonu non-tümör hücreleri, sadece tümör hücrelerinde değil, mevcut bulunmaktadır. Bu tür genetik leke hassas ve güvenilir şekilde bu çalışmada gösterildiği gibi, dijital, PCR kullanılarak, örneğin, belirlenebilir.
Dijital PCR için DNA yüksek saflıkta gerekli değildir. Ancak, tuz giderme ve inhibitör molekülünün çıkarılmasıyla, uygun bir filtre kullanılarak bir damla diyaliz ile elde edilebildiği gereklidir. Kombine parçalama ve açılan diyaliz, basit ve hızlı özel araçlar gerektirir ve bu nedenle herhangi bir standart laboratuarda yapılabilir. Hücreler brea yoksade k, ilave işlem örneğin, -20 ° C 'de hücreler dondurma deterjan eklenmesi ve / veya proteaz kullanılarak olarak kabul edilebilir.
Bu çalışmada, NF1 geninin heterozigot silinmesi ölçümü için tümöre özel bir özellik olarak kullanılır. Benzer şekilde, diğer genler ya da mahallerinin silmeler de kullanılabilir. Ayrıca, mutasyonlar ayrıca tümör hücrelerinin miktarının belirlenmesi için kullanılabilir. Böyle bir durumda, mutant için dijital PCR ve normal alleller yoğun bunların her biri için kendi özgüllüğü sağlamak için valide gerekmektedir.
Tümör hücrelerinin doza-bağımlı bir oranda ilaç spesifikliği veya seçicilik açısından bir gösterge sağlar. Ayrıca, aynı zamanda, bir ilaç (Şekil 4) karışık bir kültür toplam hücrelerin tepkisinden tümör hücrelerinin ekstre cevabı sağlar. Bu çıkarma stratejisi olmayan tümör ve her ikisini de içerir birincil kültürlerin kullanıldığı teknik sorun için bir çözüm sağlar (uyuşturucu testi için n-tümör hücreleri).
Genetik-ve bu nedenle uygulama potansiyeline sahip olabilir Bu çalışmada gösterilmiştir in vitro aracı hücre tabanlı (1) in vitro ilaç özgüllük veya seçicilik değerlendirilmesi ve bir platform sağlar ilaç keşif (2) kişiselleştirilmiş kanser bakımında nerede birincil kültürler test ilaçları sağlar ve sonuç olarak adjuvan kemoterapi 4 ilaç seçimi katkıda bulunabilir. Belirli genetik değişim ya da birden fazla genetik değişiklikler, ilaç-tedavi sırasında takip edilebilir Dahası, bir ilacın farmakolojik mekanizma, bu aracı kullanarak ele alınabilir.
bireyselleştirilmiş birincil kültürleri kullanılarak bir zorluk olmaması tümör hücrelerinin ölçümü için evrensel bir genetik özelliktir. Ancak, tam genom dizileme bugünün peşin ile, en sık değişmiş genler ve bölgeler ortak tümörler için bilinir. Örneğin, baş ve boyun arasındatümörler,% 71,% 23 ve% 22 TP53, FAT1 mutasyonu CDKN2A genleri ve% 60,% 34 ve% 26 CDKN2A, STK11 ve PTEN, sırasıyla 10 gen bölümlerde silmeler sahip bulunmaktadır. hedeflenen-dizisi ve / veya dijital PCR vasıtasıyla 5 ila 10 tür genleri ve / veya bölgeleri depolarının taranması bu nedenle muhtemelen türetilen primer kültür içinde, tümör hücrelerinin ölçümü için kullanılabilecek bir ya da daha fazla genetik değişiklik belirleyecektir. Başka bir sınırlama birincil kültürleri kurmak için rezeke tümörlerin çoğu zaman yetersiz miktarıdır.
Avantajlı özellikleri ve Genetik-umut verici uygulama potansiyeli ve hücre tabanlı in vitro aracı, kendi sınırlamaları göz önünde tutulmalıdır ve in vitro doğa vurgulanmalıdır rağmen. Örneğin, tümör hücreleri üzerinde, bir ilacın etkisinin karşılaştırılması ve sitotoksisite olabilir dolayı oldukça hücre tiplerinde farkı (Schwann hücrelerinin genel fibroblastlar) ya da onların(Farklı bireylerden) farklı kökenleri. non-tümör hücreleri üzerinde daha tümör hücreleri üzerinde bir ilacın daha güçlü etkisi, önceki ikinci daha hızlı büyür gerçeği ile açıklanabilir. En önemlisi, in vitro davranış hücreler, insan vücudundaki hücrelerin daha farklıdır ve dolayısıyla, in vitro değerlendirme sonuçları genellikle gerçek klinik durumu yansıtmıyor ya da sadece kısmen yok. Bu nedenle, etkinlik, sitotoksisite ve kültürlü hücreler için elde edilen ilaç özgüllüğü yerine biyomarker nitelikte ama antibiyotik klinik öncesi ölçülen etkinliği güvenilirliğini yoktur. Bununla birlikte, karma kültürlerin ve / veya primer kültürlerinde hücre hatları hareketli in vitro ilaç etkisi ve özgünlüğü / seçicilik değerlendirirken ileri bir adımdır. Geniş çaba ile, in vitro koşullarda, en azından bazı ilaçlar için hastanın gerçek tepkiler ile in vitro verileri makul bir ilişki sağlayan bulunabilir.
Prosedür patent korumalıdır (10 2013 221 452, Almanya)
Bayan Alster, Sayın Honrath ve Dr Jiang üstün teknik yardım için takdir edilmektedir. Ayrıca Dr Volz ve dijital PCR cihazına erişim sağlamak için Dr. Dandri araştırma grubudur takdir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 25 mm çapında membran filtre | Merk-Millipore | VSWP 02500 | damla diyalizi |
| için ddPCR testi | BioRad | dHsaCP1000177 | FAM etiketli |
| ddPCR testi | HEX etiketli | ||
| QX200 | BioRad | 186-4001 | Çalışmada artık mevcut olmayan önceki sürüm QX kullanılmıştır. Yedek QX200 |
| Damlacık yağı | BioRad | 186-3005 | |
| Cartriges | BioRad | 186-3004 | |
| Contalar | BioRad | 186-3009 | |
| Kartuş tutucu | BioRad | 186-3051 | |
| Pierceble folyo | BioRad | 181-4040 |