RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Vincent Law1,2, Margi Baldwin3, Ganesan Ramamoorthi4, Krithika Kodumudi4, Nam Tran1, Inna Smalley5, Derek Duckett6, Pawel Kalinski7, Brian Czerniecki4, Keiran S. M. Smalley2, Peter A. Forsyth1,2
1Department of Neuro-Oncology,H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, 2Department of Tumor Biology,H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, 3Department of Comparative Medicine,University of South Florida, 4Department of Breast Oncology,H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, 5Department of Cancer Physiology,H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, 6Department of Drug Discovery,H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, 7Department of Medical Oncology,Roswell Park Comprehensive Cancer Center
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada, hastalarda fonksiyonel olarak bir Ommaya rezervuarı andıran bir murine ksinograft modelini tarif ediyoruz. Murine Ommaya'yı evrensel olarak ölümcül leptomeningeal hastalık için yeni terapötikleri incelemek için geliştirdik.
Leptomeningeal hastalık (LMD), serebral omurilik sıvısına (CSF) nadir görülen bir merkezi sinir sistemi (CNS) metastazı türüdür. LMD'ye neden olan en yaygın kanserler meme ve akciğer kanserleri ve melanomdur. LMD tanısı alan hastaların prognozu çok zayıftır ve genellikle sadece birkaç hafta veya ay hayatta kalırlar. LMD'ye karşı sistemik tedavinin etkinliğinin olmamasının olası bir nedeni, koroid pleksus boyunca bozulmamış ve nispeten geçirimsiz bir kan-beyin bariyeri (BBB) veya kan-CSF bariyeri nedeniyle CSF'de terapötik olarak etkili ilaç konsantrasyonlarının elde edilememesidir. Bu nedenle, ilaçların intratekal veya intraventriküler olarak doğrudan uygulanması bu engelleri aşabilir. Bu grup, terapötiklerin (yani ilaçlar, antikorlar ve hücresel tedaviler) kronik olarak etkili bir şekilde verilmesini ve CSF'deki ilaç konsantrasyonlarını ve hedef modülasyonu belirlemek için (farelerde tümör mikroçevrasyonu hedeflendiğinde) CSF'nin tekrarlanan örneklemesine izin veren bir model geliştirmiştir. Model, klinik olarak kullanılan manyetik rezonans görüntüleme uyumlu Ommaya rezervuarının murine eşdeğeridir. Kafatasına yapıştırılmış olan bu model "Murine Ommaya" olarak belirlenmiştir. Kavram terapötik bir kanıt olarak, insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2 antikor (klon 7.16.4), insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2-pozitif meme kanserinden LMD'li fareleri tedavi etmek için Murine Ommaya aracılığıyla CSF'ye teslim edildi. Murine Ommaya, minyatür bir erişim portu kullanarak ilaç teslimatının verimliliğini arttırır ve fazla ilacın yanlış kullanımını önler; moleküler ve immünolojik çalışmalar için CSF örneklemesi ile müdahale etmez. Murine Ommaya, LMD'nin deneysel modellerinde yeni terapötikleri test etmek için yararlıdır.
Leptomeningeal hastalık (LMD), tümör hücrelerinin CSF'ye erişip beyin ve omurilik yüzeyine sızdığı CNS'nin agresif bir geç evre metastazıdır1. LMD'ye neden olan en yaygın kanserler meme ve akciğerin yanı sıra melanom2. LMD, baş ağrısı, kraniyal sinir felci, sert boyun ve radyülopatiler gibi bir dizi nörolojik semptom ve belirti ile sonuçlanır. LMD'li hastalar için prognoz genellikle çok zayıftır (ortalama sağkalım haftalar içinde ölçülür) ve evrensel olarak ölümcüldür3, 4,5,6,7. Cerrahi, radyasyon ve sistemik kemoterapi ile tedavi palyatiftir. LMD için sistemik tedavi, koroid pleksus1boyunca sağlam bir BBB veya kan-CSF bariyeri boyunca CSF'ye yetersiz ilaç penetrasyonu nedeniyle başarısız olabilir.
Bu nedenle, kanser terapötiklerinin (örneğin, kontrol noktası inhibitörleri ve hücresel tedaviler de dahil olmak üzere ilaçlar ve antikor bazlı tedaviler) doğrudan CSF'ye uygulanması bu sınırlamayı aşabilir8. Hastalardan CSF'ye erişmek ve örneklemek, kafa derisinin altına yerleştirilen bir Ommaya rezervuarı aracılığıyla mümkündür. Bu cihaz, kanser ajanlarının (örneğin metotreksat ve trastuzumab) yanı sıra tanı çalışmaları için CSF örneklemesi (örneğin, LMD'nin sitolojik tanısı tedaviye yanıtları izlemek için) spinal tap yapmadan verilmesine izin verir. Klinik olarak kullanılanları taklit etmek için bir murine Ommaya rezervuarı tasarlanmıştır. Rezervuar, erişen bir bağlantı noktası ve ara parçanın montajını ve cihazın ilaç çalışması süresince kalıcı olarak bozulmadan kalmasını sağlayan fare cannülasyon tekniğinin değiştirilmesini gerektirir. Bu cihaz "Murine Ommaya" olarak belirlenmiştir.
Sık enjeksiyonlar9üzerinde borudaki boş alanı önceden doldurmak için fazla sıvı hacimlerinin hazırlanmasını ve sürekli infüzyon gerektiren ozmotik infüzyon pompası tekniğinin aksine, Murine Ommaya ilaç çözeltilerinin wastage'ını en aza indirir. Hamilton şırınd, minyatür erişim portsu ve otomatik enjektör kullanarak CSF'ye küçük miktarlarda (3-7 μL) herhangi bir zamanda birden fazla tek doz tedavinin etkili bir şekilde kullanılmasına izin verir. Gerçek zamanlı olarak, LMD'ye karşı test ilaçlarının etkinliği görüntüleme ile belirlenebilir. Bu yaklaşım kullanılarak, in vivo bulguları hastalar için rasyonel tedavi stratejilerine çevirmek için LMD'ye karşı çeşitli kemoterapiler, antikorlar ve hücre immünoterapileri (tek veya kombine ajanlar olarak) test edilebilir. LMD'nin hasta kaynaklı bir ksinograft (PDX) modelinin görüntüleme kapasitesini daha da geliştirmek için, Murine Ommaya'nın montaj gerektirmeyen ve kullanıma hazır manyetik rezonans görüntüleme (MRI) uyumlu bir versiyonunu geliştirmek için bir üretici ile işbirliği yapıldı. MRI yeteneği, özellikle CSF'den dolaşımdaki tümör hücrelerinin (CTC) miktarının bazen sınırlayıcı faktör olduğu PDX modelleri için ve genellikle CCC'leri önceden etiketlemenin mümkün olmadığı durumlarda faydalıdır.
Bu makalede, fareleri LMD ile işlemek için CTC'lerin enjeksiyonu ile başlayan ayrıntılı bir protokol açıklanmaktadır. Murine Ommaya daha sonra cerrahi olarak implante edilir ve Murine Ommaya aracılığıyla birden fazla ilaç tedavisi adımı atılmıştır. Gösteri için bir kavram kanıtı olarak, klon 7.16.4 (trastuzumab'ın insan eşdeğeri) adı verilen murine insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2 (Her2) antikorunun10. Antikor, Her2+ meme kanseri hücrelerini Murine Ommaya (doğrudan hedefli veya intratekal tedavi) veya intraperitoneal enjeksiyon (sistemik tedavi) yoluyla hedefler. Sonuçlar, doğrudan intratekal immünoterapi alan LMD'li farelerin sistemsel olarak aynı tedavi ile tedavi edilenlerden önemli ölçüde daha uzun yaşadığını göstermiştir. Murine Ommaya yoluyla tedavi edilen farelerdeki CNS metastazları, tedavinin üçüncü haftasının üçüncü dozu ile neredeyse tamamen geriledi ve bu da genel sağkalımda iyileşmeye neden oldu.
Protokol, Güney Florida Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IS00005974) tarafından onaylandı.
1. Fare LMD modeli oluşturmak için CSF'ye CTC enjeksiyonu
2. Murine Ommaya montajı ve implantasyonu
3. Murine Ommaya tedavisi
Farelerde, toplam CSF hacmi yaklaşık 35-40 μL'dir ve yaklaşık 350 nL / dk oranında üretilir; günde 12-13 kez döner12. Enjeksiyonun rotasını görselleştirmek amacıyla, Murine Ommaya modeli aracılığıyla% 2 Evans Blue enjekte edildi, ardından analiz için beyinleri hasat etmeden önce 15 dakika ve 30 dakika geçmesine izin verildi. Boya 15 dakika içinde ventriküllere ve beyne başarıyla sızdı. 30 dakika içinde boya omurilikte görünür hale geldi (Şekil 4).
Kavram kanıtı olarak, BALB/c farelerine luciferaz etiketli Her2+ TUBO meme kanseri hücre hattı intraisternally enjekte edildi ve Murine Ommayas implante edildi. Kanser hücrelerinin enjeksiyonundan yaklaşık 1 hafta sonra, fareler LMD geliştirmeye başladı. Bu fareler, intraperitoneal enjeksiyon yoluyla sistemik tedavi yoluyla veya Murine Ommaya(Şekil 5A)aracılığıyla intratekal olarak Her2-antikor immünoterapisi ile haftada bir kez 4 haftaya kadar tedavi edildi.
Tedavi edilmeyen fareler 19. güne kadar ölmüş olsa da, Murine Ommaya aracılığıyla intratekal tedavi alan tüm fareler hayatta kaldı(P = 0.004). 4. haftaya gelindiğinde tümörlerde tam bir gerileme gözlendi. LMD tedavisinde orta derecede başarı gösteren sistemik tedavi ile tedavi edilen farelere kıyasla, intratekal tedavi alan fareler çok daha uzun bir genel sağkalıma sahipti (Şekil 5B).

Şekil 1: Leptomeningeal hastalığı ve merkezi sinir sistemi metastazlarını incelemek için dolaşımdaki tümör hücrelerinin bir murine ksinograft modelinde sarnıç magnasına enjekte edilir. (A) CPC'lerin Hamilton şırınna kullanılarak enjekte edildiği sarnıç magnasının ve CSF erişim bölgesinin yerini gösteren bir resim. (B) Dolaşımdaki tümör hücreleri ile 2 haftalık enjeksiyondan sonra leptomeningeal hastalık ve merkezi sinir sistemi metastazları (beyin ve omurilik boyunca) gelişen farelerin temsili bir IVIS görüntüsü. Hücreler luciferaz muhabir geni ile etiketlenmişti. Salin enjekte edilen kontrol hayvanlarında tümör gelişmedi (n = 3) ve deney üç taraflı olarak gerçekleştirildi. Kısaltmalar: CTC'ler = dolaşımdaki tümör hücreleri; IVIS = in vivo görüntüleme sistemi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Farelerde Murine Ommaya implantasyonunu gerçekleştirmek için bir iş istasyonu kurulumu örneği. (1) Gaz anestezi makinesi/buharlaştırıcı. (2) Stereotaksik bir standı kaplayan steril mavi kağıt örtü. (3) Stereotaksik cihaz (stand/sahne, kulak çubukları, burun konisi). (4) Mikrodrill. (5) Işıklı büyüteç. (6) Steril salin durulama kabı ile steril pamuklu aplikatör çubukları. (7) Hidrojen peroksit. (8) Boncuk sterilizatörü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Murine Ommaya cihazının implantasyonu. (A) Kafatasındaki bregmanın yerini gösteren bir ok ve bir mikrodril kullanılarak bregmadan kafatasında bir çapak deliğinin delindiği yaklaşık mesafe (0,5 mm posterior/1,1 mm yanal) ile bir illüstrasyon. (B) Bir Murine Ommaya, kafatasına tutkal bağlanması için temel olarak metal bir kavun ve 1 mm ara parça birleştirilerek monte edilir. (C) Murine Ommayas implante edilmiş farelerin temsili görüntüleri; bu fareler, herhangi bir enjeksiyon almadan önce parlak, uyanık ve reaktif olduklarından emin olmak için izlenir. (D) Murine Ommaya implantlarının prototip manyetik rezonans görüntüleme uyumlu Murine Ommaya ve temsili beyin manyetik rezonans görüntüleme görüntülerine bir örnek. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Murine Ommaya kullanılarak intraventriküler (merkezi sinir sistemi) enjeksiyonu. (A) Murine Ommaya aracılığıyla ventrikül ve merkezi sinir sistemine erişen bir enjeksiyon görüntüsü. Fareler enjeksiyon sırasında anestezi altında kalır. Örnekte, Murine Ommaya önceden doldurulmuş bir Hamilton şırıncısına bağlı minyatür bağlantı noktasına bağlıdır. Enjeksiyonlar, 1 μL / dk infüzyon hızında ve 5-7 μL hacimde otomatik bir enjeksiyon seti kullanılarak gerçekleştirilir. Evans Blue enjekte edilen bir fare beyninin görüntüsü gösterilir. Çember, Murine Ommaya'nın nereye bağlı olduğunu gösteriyor. Beynin dış tarafında boya sızıntısı gözlenmedi. Beynin bir kesiti, lateral ventriküllerin boya ile doldurduğunu gösterir; boya beyin parenkimini etkilemedi. (B) Evans Mavi boya enjeksiyonu takip 15 ve 30 dakika sonra fare beyin görüntüleri. Boya beyne sızdı (15 dk) ve omurilikte (30 dk) dolaşmaya başladı. 5 fareden 4'ü görselleştirme için boya aldı ve 1'i kontrol görevi gördü. Deney üç taraflı olarak tekrarlandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Murine Ommaya kullanılarak doğrudan hedefe yönelik immünoterapi, meme kanserine bağlı leptomeningeal hastalık farelerinin genel sağkalımını artırır. (A) BALB/c farelerine luciferaz muhabir etiketli insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2-pozitif TUBO hücreleri, bir murine meme kanseri hücre hattı enjekte edildi. Sarnıç magna enjeksiyonlarından üç gün sonra Murine Ommayas yerleştirildi. Fareler enjeksiyondan 1 hafta sonra leptomeningeal hastalık (LMD) geliştirmeye başladı. LMD fareler intraperitoneal enjeksiyon yoluyla sistemsel olarak veya doğrudan hedefli bir yaklaşım olarak intratekal (Murine Ommaya) yoluyla insan epidermal büyüme faktörü reseptör antikoru ile tedavi edildi. Enjeksiyonlar haftada bir kez 4 haftaya kadar verildi. Tedavi edilmeyen farelerle karşılaştırıldığında, immünoterapi alan fareler çok daha uzun süre hayatta kaldı. Murine Ommaya fareleri dördüncü haftaya kadar tam bir hastalık gerilemesi yaşadı ve bu fareler sonunda hastalıktan iyileşti. (B) Bu fareler ayrıca önemli ölçüde daha iyi ortanca sağkalıma sahipti (Mantel-Cox testi; P = 0.004; n = Tedavi kolu başına 5 fare) ve sistematik olarak tedavi edilen LMD farelere göre daha iyi genel sağkalım. Kısaltmalar: LMD = leptomeningeal hastalık; IP = intraperitoneal. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Peter Forsyth, gönderilen çalışmaların dışında Abvie Inc., Bayer, Bristol Meyers Squib, BTG, Inovio, Novocure, Tocagen ve Ziopharm danışma kurullarında görev yapmaktadır. Diğer tüm yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Burada, hastalarda fonksiyonel olarak bir Ommaya rezervuarı andıran bir murine ksinograft modelini tarif ediyoruz. Murine Ommaya'yı evrensel olarak ölümcül leptomeningeal hastalık için yeni terapötikleri incelemek için geliştirdik.
Michele L. Danielson, Tricia Favors-Watson ve Güney Florida Üniversitesi Karşılaştırmalı Tıp ekibinin geri kalanına teknik destekleri ve hayvanlarımızın bakımları için teşekkür ederiz. Instech Laboratories, Inc.'e MRI uyumlu bir Murine Ommaya geliştirme talebimize dayanarak bizimle birlikte çalıştıkları için teşekkür ederiz. Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) R21 CA216756 (K.S.M. Smalley'e), Savunma Bakanlığı (DOD) W81XWH1910675 (B. Czerniecki ve P. Kalinski'ye) ve Moffitt Kanser Merkezi CBMM Yenilikçi Ödülleri (P. Forsyth ve D. Duckett'e) tarafından desteklenmektedir. Editoryal yardım, Moffitt Kanser Merkezi Bilimsel Yazma Ofisi tarafından Dr. Paul Fletcher ve Daley Drucker tarafından sağlanmıştır. Normal maaşlarının ötesinde bir tazminat verilmedi.
| 1 mm ara disk | Alzet, Durect Corporation | #0008670 | Yalnızca ara disk |
| 4-0 etilonlu naylon sütür | Herhangi bir satıcı | yok | |
| Otomatik şırınga pompaları | Harvard Şırınga Pompaları (veya herhangi bir satıcı) | #70-4505 | Pompa 11 Elit |
| Boncuk sterilizatörü | Braintree Scientific Inc. (veya herhangi bir satıcı) | #GER 5287-120V | Çimlendirici 500 |
| Buprenorfin Sürekli Salımlı (Bup-SR) | Zoopharm | DEA kontrollü | |
| Siyanoakrilat steril yapıştırıcı | Herhangi bir satıcı | ||
| Gaz soluma anestezik sistemi | VeteEquip | #901812 | COMPAC5 |
| Hamilton mikrolitre şırıngalar | Hamilton | 10, 25, 50 ve 100 μ L | Cisterna magna enjeksiyonu için 30 G |
| Hidrojen peroksit | Herhangi bir satıcı | yok | |
| IVIS 200 görüntüleme sistemi | Kaliper Yaşam Bilimleri | yok | |
| Işıklı büyüteç | Herhangi bir satıcı | n/a | |
| Microdrill | Stoelting (veya herhangi bir satıcı) | #51555M | |
| MRI görüntüleme | Bruker | BioSpec serisi | Opsiyonel |
| Murine Ommaya (MRI uyumlu) prototip | Instech Laboratories, Inc. | #VAB620-25MRI-3.3 | |
| Fosfat tamponlu salin (PBS) | Herhangi bir satıcı | n/a | 0,1 mm Steril Filtreli |
| PinPort enjektör | Instech Laboratories, Inc. | #PNP3M-50 | |
| PinPort | Instech Laboratuvarları, Inc. | #1-PNP3F28-50 | |
| Kemirgen Cerrahi Aletler (Makas, Forseps) | Roboz Cerrahi Alet (veya herhangi bir satıcı)Stereotaksik | ||
| cihaz | Çalmak (veya herhangi bir satıcı) | #51730M | |
| Steril mavi kağıt/örtü kaplama | Herhangi bir satıcı | n/a | n/a |
| Steril pamuklu çubuklar | Herhangi bir satıcı | yok |