Bu protokol, primer kanser hücrelerinden 3D tümör kültürü modelleri oluşturmayı ve hücre canlılık testleri ve mikroskobik incelemeler kullanarak ilaçlara duyarlılıklarını değerlendirmeyi açıklamaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, primer kanser hücrelerinden 3D tümör kültürü modelleri oluşturmayı ve hücre canlılık testleri ve mikroskobik incelemeler kullanarak ilaçlara duyarlılıklarını değerlendirmeyi açıklamaktadır.
Tümör biyolojisini anlamadaki kayda değer ilerlemelere rağmen, klinik çalışmalara giren onkoloji ilaç adaylarının büyük çoğunluğu, genellikle klinik etkinlik eksikliği nedeniyle başarısız olmaktadır. Bu yüksek başarısızlık oranı, mevcut preklinik modellerin, esas olarak tümör heterojenliğini ve tümör mikroçevresini yansıtmadaki yetersizlikleri nedeniyle klinik etkinliği tahmin edememelerini aydınlatmaktadır. Bu sınırlamalar, bireysel hastalardan elde edilen insan tümör örneklerinden oluşturulan 3 boyutlu (3D) kültür modelleri (sferoidler) ile ele alınabilir. Bu 3D kültürler, gerçek dünya biyolojisini, tümör heterojenliğini yansıtmayan yerleşik hücre çizgilerinden daha iyi temsil eder. Ayrıca, 3B kültürler 2 boyutlu (2B) kültür modellerinden (tek katmanlı yapılar) daha iyidir, çünkü hipoksi, nekroz ve hücre yapışması gibi tümör ortamının unsurlarını çoğaltırlar ve doğal hücre şeklini ve büyümesini korurlar. Bu çalışmada, 3D olan ve çok hücreli sferoidlerde büyüyen bireysel hastalardan kanser hücrelerinin primer kültürlerinin hazırlanması için bir yöntem geliştirilmiştir. Hücreler doğrudan hasta tümörlerinden veya hasta kaynaklı ksenogreftlerden türetilebilir. Yöntem, katı tümörlere (örneğin, kolon, meme ve akciğer) yaygın olarak uygulanabilir ve aynı zamanda özel ekipmanlara güvenmeden tipik bir kanser araştırması / hücre biyolojisi laboratuvarında tamamen gerçekleştirilebildiği için uygun maliyetlidir. Burada, primer kanser hücrelerinden 3D tümör kültürü modelleri (çok hücreli sferoidler) oluşturmak ve iki tamamlayıcı yaklaşım kullanarak ilaçlara duyarlılıklarını değerlendirmek için bir protokol sunulmuştur: bir hücre canlılık testi (MTT) ve mikroskobik incelemeler. Bu çok hücreli sferoidler, potansiyel ilaç adaylarını değerlendirmek, potansiyel biyobelirteçleri veya terapötik hedefleri tanımlamak ve yanıt ve direnç mekanizmalarını araştırmak için kullanılabilir.
İn vitro ve in vivo çalışmalar, kanser tedavilerinin geliştirilmesinde tamamlayıcı yaklaşımları temsil etmektedir. İn vitro modeller çoğu deneysel değişkenin kontrolüne izin verir ve nicel analizleri kolaylaştırır. Genellikle düşük maliyetli tarama platformları olarak hizmet ederler ve mekanik çalışmalar için de kullanılabilirler1. Bununla birlikte, biyolojik alaka düzeyleri doğal olarak sınırlıdır, çünkü bu tür modeller tümör mikroçevresini sadece kısmen yansıtır1. Buna karşılık, hasta kaynaklı ksenogreftler (PDX) gibi in vivo modeller, tümör mikroçevresinin karmaşıklığını yakalar ve translasyonel çalışmalar ve hastalarda bireyselleştirici tedavi için daha uygundur (yani, bireysel bir hastadan türetilen bir modelde ilaçlara verilen yanıtı araştırmak)1. Bununla birlikte, in vivo modeller, deneysel parametreler in vitro modeller kadar sıkı bir şekilde kontrol edilemediğinden ve gelişimleri zaman alıcı, emek yoğun ve maliyetli olduğundan ilaç taraması için yüksek verimli yaklaşımlara elverişli değildir 1,2.
İn vitro modeller 100 yılı aşkın bir süredir mevcuttur ve hücre hatları 70 yılı aşkın bir süredir mevcuttur3. Bununla birlikte, son birkaç on yılda, solid tümörlerin mevcut in vitro modellerinin karmaşıklığı çarpıcı bir şekilde artmıştır. Bu karmaşıklık, tümör kaynaklı yerleşik hücre hatları veya birincil hücre hatları olan 2 boyutlu (2B) kültür modellerinden (tek katmanlı yapılar), 3 boyutlu (3B) modelleri içeren daha yeni yaklaşımlara kadar uzanır1. 2B modellerde, kurulan ve birincil hücre çizgileri4 arasında önemli bir ayrım vardır. Kurulan hücre hatları ölümsüzleştirilir; Bu nedenle, aynı hücre hattı, tarihsel bir perspektiften bakıldığında, işbirliğini, veri birikimini ve birçok tedavi stratejisinin geliştirilmesini kolaylaştıran uzun yıllar boyunca küresel olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, bu hücre hatlarındaki genetik anormallikler her geçişte birikir ve böylece biyolojik alaka düzeylerini tehlikeye atar. Ayrıca, mevcut hücre hatlarının sınırlı sayısı, 4,5 hastalarında tümörlerin heterojenliğini yansıtmamaktadır. Primer kanser hücre hatları doğrudan biyopsiler, plevral efüzyonlar veya rezeksiyonlar yoluyla elde edilen rezeke tümör örneklerinden elde edilir. Bu nedenle, birincil kanser hücre hatları, tümör mikroçevresinin unsurlarını ve hücreler arası davranışlar (örneğin, sağlıklı ve kanserli hücreler arasındaki çapraz konuşma) ve kanser hücrelerinin kök benzeri fenotipleri gibi tümör özelliklerini korudukları için biyolojik olarak daha önemlidir. Bununla birlikte, birincil hücre hatlarının replikatif kapasitesi sınırlıdır, bu da dar bir kültür süresine yol açar ve analizler için kullanılabilecek tümör hücrelerinin sayısını sınırlar 4,5.
3D kültürleri kullanan modeller, in vivo koşullar korunduğundan 2D kültür modellerinden biyolojik olarak daha önemlidir. Böylece, 3D kültür modelleri doğal hücre şeklini ve büyümesini korur ve hipoksi, nekroz ve hücre yapışması gibi tümör ortamının unsurlarını çoğaltır. Kanser araştırmalarında en yaygın kullanılan 3D modeller arasında çok hücreli sferoidler, iskele tabanlı yapılar ve matrise gömülü kültürlerbulunur 4,6,7.
Mevcut protokol, primer kanser hücrelerinden 3D tümör kültürü modelleri (çok hücreli sferoidler) üretmekte ve iki tamamlayıcı yaklaşım kullanarak ilaçlara duyarlılıklarını değerlendirmektedir: hücre canlılığı testi (MTT) ve mikroskobik incelemeler. Burada sunulan temsili sonuçlar meme ve kolon kanserinden; Bununla birlikte, bu protokol diğer katı tümör tiplerine (örneğin, kolanjiyokarsinom, gastrik, akciğer ve pankreas kanseri) yaygın olarak uygulanabilir ve aynı zamanda tipik bir kanser araştırması / hücre biyolojisi laboratuvarında özel ekipmana dayanmadan tamamen gerçekleştirilebildiği için uygun maliyetlidir. Bu yaklaşım kullanılarak üretilen çok hücreli sferoidler, potansiyel ilaç adaylarını değerlendirmek, potansiyel biyobelirteçleri veya terapötik hedefleri tanımlamak ve yanıt ve direnç mekanizmalarını araştırmak için kullanılabilir.
Bu protokol üç bölüme ayrılmıştır: (1) ilaç etkinliğini test etmek için bir model olarak kullanılmalarına hazırlık olarak sferoidlerin oluşturulması, toplanması ve sayılması; (2) Sferoidler üzerindeki ilaç etkinliğini değerlendirmek için MTT testi; ve (3) ilaç etkinliğinin değerlendirilmesinde başka bir yaklaşım olarak sferoidlerin ilaçlarla tedavisini takiben morfolojik değişikliklerin mikroskobik olarak değerlendirilmesi (Şekil 1).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Primer tümör hücre kültürleri için kullanılan insan tümör örneklerinin toplanması, Rabin Tıp Merkezi'nde kurumsal inceleme kurulu (IRB) onaylı protokollere göre, hastalardan yazılı bilgilendirilmiş onam alınarak gerçekleştirildi. Çalışmaya katılmaya uygun hastalar arasında metastatik olmayan meme, kolon, karaciğer, akciğer, nöroendokrin, yumurtalık veya pankreas kanseri, herhangi bir pediatrik kanser veya herhangi bir metastatik kanseri olan erkek ve kadın yetişkin ve pediatrik kanser hastaları vardı. Tek dışlama kriteri, bilgilendirilmiş onam sağlama kapasitesinin olmamasıydı.
1. Sferoidlerin üretimi ve toplanması
NOT: Primer tümör hücrelerinin izolasyonu Kodak ve ark.8 tarafından tarif edildiği gibi gerçekleştirilebilir. Önemli olarak, sferoidleri üretmek için kullanılan primer tümör hücreleri, doğrudan biyopsi, rezeksiyon vb. ile elde edilen hasta örneklerinden veya Moskovits ve ark.9 tarafından tanımlandığı gibi, hasta kaynaklı ksenograft (PDX) modellerinden tümör örnekleri kullanılarak dolaylı olarak türetilebilir.
2. İlaç etkinliği testi (MTT testi)
NOT: Ayrıntılar için lütfen van Meerloo et al.13'e bakınız. Ayrıca, MTT testi için, "3D kültür ortamı" değil, yalnızca hücre kültürü ortamı kullanılmalıdır (bazal membran matrisinin eklenmesi gerekli değildir ve MTT testine potansiyel olarak müdahale edebilir).
3. Sferoidlerdeki morfolojik değişikliklerin izlenmesi ve analiz edilmesi
NOT: MTT testine gelince, bu değerlendirmede "3D kültür ortamı" değil, sadece hücre kültürü ortamı kullanılmalıdır (bazal membran matrisinin eklenmesi gerekli değildir ve analize potansiyel olarak müdahale edebilir).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokol, primer tümör hücrelerinden homojen bir sferoid kültürü oluşturmak, sferoid kültür (MTT testi) üzerindeki ilaç etkinliğini kantitatif olarak değerlendirmek ve çalışma ilaçlarının sferoid morfoloji üzerindeki etkisini belirlemek için prosedürler sunmaktadır. Kolon ve meme kanseri hücre kültürlerinden üretilen sferoidlerdeki temsili deneylerden elde edilen veriler sunulmuştur. Benzer deneyler, kolanjiyokarsinom, gastrik, akciğer ve pankreas kanseri dahil olmak üzere diğer tümör tipleri kullanılarak gerçekleştir...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Mevcut protokol, insan tümör örneklerinden türetilen 3D birincil hücre kültürleri (sferoidler) üretmek için basit bir yöntemi açıklamaktadır. Bu sferoidler, potansiyel ilaç adaylarını ve ilaç kombinasyonlarını değerlendirmek, potansiyel biyobelirteçleri veya terapötik hedefleri tanımlamak ve yanıt ve direnç mekanizmalarını araştırmak da dahil olmak üzere çeşitli analizler için kullanılabilir. Protokol, doğrudan hasta örneklerinden türetilen primer tümör hücrelerini veya hasta örnekleri kullanılarak kurulabilen PDX modell...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Hiç kimse.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 5 Fluorourasil | TEVA İsrail | lot 16c22NA | Fluorouracil, Adrucil |
| Accutase | Gibco | A1110501 | StemPro Accutase Hücre Dissosiyasyonu |
| Sisplatin | TEVA İsrail | 20B06LA | Abiplatin, |
| Kültrex | Trevigen | 3632-010-02 | Bodrum membran matrisi, tip 3 |
| DMSO (dimetil sülfoksit) | Sigma Aldrich | D2650-100ML | |
| Fetal sığır serumu (FBS) | Thermo Fisher Scientific | 2391595 | |
| Flurometre ELISA okuyucu | Biotek | Synergy H1 | Gen5 3.11 |
| Hidroklorik asit (HCl) | Sigma Aldrich | durdurma | çözümü için |
| ImageJ | Ulusal Sağlık Enstitüleri, Bethesda, MD, ABD& | nbsp; Sürüm 1.52a | Açık kaynaklı yazılım ImageJ |
| Isopropanol | Gadot | P180008215 | durdurma çözeltisi |
| için L-glutamin | Gibco | 1843977 | |
| MTT | Sigma Aldrich | M5655-1G | 3- (4,5-dimetiltiyazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolyum bromür |
| Esansiyel olmayan amino asitler ve nbsp; | Gibco | 11140050 | |
| Palbociclib | Med Chem Express | CAS # 571190-30-2 | |
| PBS | Gibco | 14190094 | Dulbecco'nun Fosfat Tamponlu Salin (DPBS)*Kalsiyum ve Magnezyum Penisilin İçermez |
| – streptomisin | Invitrogen | 2119399 | |
| Fenol içermeyen RPMI 1640 | Biyolojik endüstriler, İsrail | 01-103-1A | |
| Pippeting rezervuarı | Alexred | RED LTT012025 | |
| RPMI-1640 kültür ortamı | Gibco | 11530586 | |
| Sunitinib | Med Chem Express | CAS # 341031-54-7 | |
| Trastuzumab | F. Hoffmann - La Roche Ltd, Basel, Switherland | 10172154 IL | Herceptin |
| Tripan mavisi% 0.5 çözelti | Biyolojik endüstriler, İsrail | 03-102-1B | |
| Ultra düşük bağlantı 96 kuyulu plaka | Greiner Bio-one | 650970 | |
| Vinorelbine | Ebewe | 11733027-03 | Göbek |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.