Mevcut protokol, insan osteosarkom dokusu kullanılarak hasta kaynaklı bir ksenogreft (PDX) fare modeli oluşturma yöntemini açıklamaktadır.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Mevcut protokol, insan osteosarkom dokusu kullanılarak hasta kaynaklı bir ksenogreft (PDX) fare modeli oluşturma yöntemini açıklamaktadır.
Osteosarkom, çocuk ve adolesanlarda en sık görülen primer malign kemik tümörüdür. Son yıllarda yeni tedavi planlarının geliştirilmesine rağmen, osteosarkom hastalarının prognozu önemli ölçüde iyileşmemiştir. Bu nedenle, yüksek sadakate sahip sağlam bir klinik öncesi model oluşturmak çok önemlidir. Hasta kaynaklı ksenogreft (PDX) modeli, her hasta için insan malignitelerinin genetik, epigenetik ve heterojen özelliklerini aslına uygun olarak korur. Sonuç olarak, PDX modelleri, dönüşüm çalışmalarında çeşitli kanserleri incelemek için otantik in vivo modeller olarak kabul edilir. Bu makale, insan osteosarkomunun morfolojik özelliklerini doğru bir şekilde yansıtan bir PDX fare modeli oluşturmak ve sürdürmek için kapsamlı bir protokol sunmaktadır. Bu, yeni rezeke edilmiş insan osteosarkom dokusunun immün sistemi baskılanmış farelere derhal nakledilmesini ve ardından ardışık pasajı içerir. Açıklanan model, osteosarkomun büyümesini, ilaç direncini, nüksetmesini ve metastazını incelemek için bir platform görevi görür. Ek olarak, hedef terapötiklerin taranmasına ve kişiselleştirilmiş tedavi şemalarının oluşturulmasına yardımcı olur.
Osteosarkom, interosseöz lob hücrelerinden türetilen primer bir kemik malignitesidir ve en sık ergenlerde ve çocuklarda görülür. Sıklıkla uzun diyafizin epifizinde ortaya çıkar ve yüksek malignite, erken metastaz ve kötü prognoz ile karakterizedir 1,2. Akciğer metastazı, osteosarkom hastalarında ana ölüm nedenidir. Metastatik olmayan osteosarkomlu hastaların 5 yıllık sağkalım oranı %65-%70'tir3. Bununla birlikte, son 40 yılda, metastatik osteosarkomlu hastaların 5 yıllık sağkalım oranı (sadece% 20) önemli ölçüde iyileşmemiştir ve osteosarkom hastalarının% 25'inde tanı anında metastaz vardır4. Şu anda, osteosarkom tedavisi için birinci basamak ilaçlar bir fikir birliğine varmıştır, ancak kemoterapi rejimi ve tedavi süresinde hala önemli farklılıklar vardır5. Daha etkili kemoterapi rejimleri elde etmek için uygun hayvan modellerine dayalı klinik öncesi deneyler yapmak önemlidir.
Şu anda, osteosarkom klinik öncesi deneyler için yaygın olarak kullanılan modeller arasında hücre hattı bazlı in vitro hücre kültürü ve in vivo hücre kaynaklı ksenogreftler (CDX) ile hasta kaynaklı ksenogreftler (PDX) bulunmaktadır6,7.
Hücre hatları, kültürleme ve in vitro çalışmalarda kullanım için veya CDX modelleri oluşturmak için immün yetmezliği olan farelere transplantasyon için uygundur8. Bununla birlikte, in vitro kültürlenen hücre hatları, tekrarlanan geçişler sırasında in vitro kültür ortamına uyum sağlamak için ortaya çıkan potansiyel mutasyonlar nedeniyle malignitelerin heterojenliğini ve hastaların bireysel özelliklerini doğru bir şekilde yansıtmayabilir. Ek olarak, in vivo olarak tümör büyümesi ve gelişimi için gerekli mikro çevre ve bağışıklık sisteminden yoksundurlar. CDX modelleri in vitro hücre kültürüne göre bazı avantajlar sunsa da, CDX modellerinden elde edilen tümör dokuları, in vitro9 kültürlenen hücre hatlarına kıyasla sınırlı intratümöral heterojenliğe ve bağışıklık sistemi temsiline sahip olmasına rağmen, osteosarkom hastalarının bireysel özelliklerini tam olarak yansıtmayabilir. Bu nedenle, yüksek sadakate sahip bir klinik öncesi model oluşturmak çok önemlidir.
PDX modelleri, yeni rezeke edilmiş insan kanser dokularının immün yetmezliği olan farelere derhal nakledilmesini içerir. Bu yöntem, farelerde ardışık geçişlerden sonra bile her hasta için insan malignitelerinin genetik, epigenetik ve heterojen özelliklerinin sadık bir şekilde korunmasına izin verir. Ayrıca, PDX modellerinin daha sonraki klinik sonuçları10 doğru bir şekilde tahmin ettiği bilinmektedir, bu da onları kişiselleştirilmiş tedaviler oluşturmak ve hassas tıp araştırmalarını ilerletmek için değerli araçlar haline getirir11.
Bu çalışma, insan osteosarkom dokusunu naklederek immün yetmezliği olan farelerde bir PDX modeli oluşturma prosedürünü açıklamaktadır. Bu tür modeller, osteosarkom için klinik öncesi deneyler yapmak için platformlar olarak hizmet eder.
İnsan dokusunu içeren tüm çalışmalar, Şanghay Geleneksel Çin Tıbbı Üniversitesi'ne (Şangay, Çin) bağlı Longhua Hastanesi Kurumsal Etik İnceleme Komitesi tarafından onaylanmış (2013LC52) ve Helsinki Deklarasyonu'na uygun olarak hastalardan yazılı bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Bu hayvan çalışması için IACUC numarası PZSHUTCM221017013'dir. Dört haftalık erkek CAnN.Cg-Foxn1nu / Crl farelerine çift aslan Işınlanmış Kemirgen Diyeti GB 14924.3 ve steril su sağlandı ve 12 saatlik bir aydınlık / karanlık döngüsü ile SPF koşulları altında, kafes başına beş fare ile IVC'lerin fare kafesine yerleştirildi. Malzeme Tablosu, bu protokolde kullanılan tüm malzemeler, reaktifler ve aletler hakkında ayrıntılı bilgi içerir.
1. İnsan osteosarkom dokusunun hazırlanması
NOT: Bu çalışmada, 15 yaşındaki osteosarkom hastasının kemoterapi öncesi femur lezyonundan12 adet insan osteosarkom dokusu rezeke edildi.
2. Fare yan bölgesinde osteosarkom doku nakli ile PDX modellerinin oluşturulması
3. PDX tümör dokularının toplanması
4. Primer klinik ve PDX tümör dokularının patolojik incelemesi
Bu protokol, farelerde yeni rezeke edilmiş insan osteosarkom dokusunun ve ardışık pasajların hemen transplantasyonundan sonra insan osteosarkomunun morfolojik özelliklerini koruyarak bir PDX fare modeli oluşturmak için ayrıntılı prosedürü açıklar. Burada, insan osteosarkom dokusu kullanılarak bir PDX fare modeli başarıyla kuruldu.
Şekil 3A , 15 yaşındaki bir hastadan femoral osteosarkom dokusunun transplantasyonundan iki ay sonra, P0'da PDX'in temsili bir faresini göstermektedir. Şekil 3B , P0'da PDX dokusunun transplantasyonundan bir ay sonra, P1'de PDX'in temsili bir faresini göstermektedir. Şekil 3C , P1'de PDX dokusunun transplantasyonundan bir ay sonra, P2'de PDX'in temsili bir faresini göstermektedir. Şekil 3D , P2'de PDX dokusunun transplantasyonundan bir ay sonra, P3'te PDX'in temsili bir faresini göstermektedir.
Fareler, PDX tümör dokularını toplamak için tümör boyutu 1.500mm3'e ulaştığında CO2 inhalasyonundan sonra servikal çıkık yöntemi kullanılarak sakrifiye edildi. Klinik hastalardan ve farelerden alınan tümör dokuları daha sonra parafine gömüldü ve H & E boyamaya tabi tutuldu. Klinik hasta tümör dokusunun temsili bir H&E boyama görüntüsü Şekil 4A'da gösterilmiştir. P0, P1 ve P2'deki PDX fare tümör dokularının temsili H&E boyama görüntüleri Şekil 4B, C, D'de gösterilmiştir. Ebeveyn klinik hasta tümör dokularında yuvarlak, hiperkromatik çekirdekli küçük hücrelerle karakterize osteosarkom özellikleri, P0, P1 ve P2'de yerleşik PDX'lerde korunmuştur.

Şekil 1: Cerrahi aletler. (A) Neşter. (B,C) Oftalmik cımbız. (D) Oftalmik makas. (E) Dikiş iğnesi. (F) Sütür hattı. (G) Düz iğne tutucu. (H) İşaretleme kalemi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: PDX modelinin kurulması. (A) Fare yan bölgesindeki osteosarkom doku nakli bölgesi bir işaretleme kalemi ile işaretlenmiştir. (B) Ciltten cilt altı dokuya doğru 5 mm uzunluğunda bir kesi yapıldı. (C) Künt diseksiyon ve osteosarkom doku nakli. (D) Dikişli insizyon. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Başlangıçta 15 yaşındaki bir hastadan alınan femoral osteosarkom dokusu ile nakledilen PDX'in büyümesi. (A) İnsan osteosarkom dokusunun (P0) nakledilmesiyle kurulan PDX. (B) PDX dokusunun P0 (P1)'de nakledilmesiyle oluşturulan PDX. (C) PDX dokusunun P1 (P2)'de nakledilmesiyle oluşturulan PDX. (D) PDX dokusunun P2 (P3)'te nakledilmesiyle kurulan PDX. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Primer klinik ve PDX dokulardan doku kesitlerinin hematoksilen-Eozin (H & E) boyaması. H&E boyamasında 15 yaşındaki hastada (A) Femoral osteosarkom, (B) P0'da PDX, (C) P1'de PDX, (D) P2'de PDX histolojik özellikleri tespit edildi. Ölçek çubukları: (A-D) 100 μm; (E-H) 20 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
PDX modelleri, insan kanserlerinin özelliklerini simüle edebilir ve genetik ve genomik değişiklikler, histoloji, heterojenlik ve gen ekspresyon profili 16,17,18,19 dahil olmak üzere birincil tümör ile daha fazla benzerliği koruyabilir. Bu nedenle, kanser hastalarının moleküler fenotiplerini ve genotiplerini korurlar, biyoloji eğitimi ve potansiyel terapötikleri değerlendirmek için yenilikçi yaklaşımlar sağlarlar. Bu yaklaşımlar, gerçek klinik yanıtlara oldukça benzer yanıtlara sahip yeni antikanser ilaçların klinik öncesi taranmasını, ilaç direnci biyobelirteçlerinin saptanmasını, kişiselleştirilmiş klinik tedavi rejimi seçiminde hassas ilaçların taranmasını ve hasta sonuçlarının tahmin edilmesini içerir20. Ayrıca, PDX modellerinin kuruluş süreci nispeten basittir ve özel ekipman gerektirmez.
Bu çalışma, insan osteosarkom dokularını kullanarak bir PDX fare modelini başarıyla kurdu. İnsan osteosarkom dokuları ile başarılı bir PDX modeli oluşturmanın birkaç önemli yönü ortaya çıktı. İlk olarak, insan osteosarkom dokularının farelerde nakledilebilirliği mümkündür ve bu da bir fare sisteminde insan osteosarkom biyolojisinin incelenmesini sağlar. Yüksek tümör oluşum hızı, fonksiyonel bağışıklık sistemlerinden yoksun immün yetmezliği olan farelerin kullanımına bağlanabilir ve nakledilen osteosarkom hücrelerinin reddedilmeden çoğalmasına izin verir. Ayrıca, bu çalışma, PDX modelinin orijinal insan osteosarkom dokularının histolojisini koruduğunu göstermiştir. Tümör morfolojisi ve histopatolojik özellikler primer hasta tümörü ile PDX tümörleri arasında benzerdi. Bu, PDX modelinin osteosarkomu doğru bir şekilde özetlediğini ve onu osteosarkomun ilerlemesini, metastazı ve tedavilere yanıtı incelemek için değerli bir araç haline getirdiğini gösterir.
Bununla birlikte, PDX modellemesi sırasında birkaç önemli noktanın ele alınması gerekir. İlk olarak, transplantasyon için kullanılan insan osteosarkom dokuları taze olarak çıkarılmalı ve mümkün olan en kısa sürede doku koruyucu bir solüsyonda saklanmalıdır. Rezeksiyondan sonraki 12 saat içinde transplantasyonun tamamlanması tercih edilir, ancak doku koruyucu solüsyonda depolanan insan osteosarkom dokularındaki tümör hücrelerinin aktivitesi en fazla 24 saat boyunca korunabilir16. İkinci olarak, hastaların moleküler fenotiplerini ve genotiplerini maksimum düzeyde korumak için kemoterapi almayan hastalardan alınan tümör dokularının kullanılması tercih edilir, ancak bir veya iki kez kemoterapi almış hastalardan alınan insan osteosarkom dokuları immün yetmezliği olan farelere başarılı bir şekilde nakledilebilir. Ayrıca, bir hasta birden fazla kemoterapi alırsa tümör hücresi aktivitesi zayıf olacak ve bu da transplantasyon modelleme başarısızlığına yol açacaktır; Bununla birlikte, nükseden hastalardan alınan osteosarkom dokuları, immün yetmezliği olan farelere nakledildikten sonra, başlangıçta teşhis edilen hastalardan alınan osteosarkom dokularından daha yüksek bir başarılı tümör oluşum oranına sahip olabilir. Üçüncüsü, osteosarkom dokularının cildin dermisinin hemen altına nakledilmesi, immün yetmezliği olan farelerde tümör oluşum oranını iyileştirecektir21.
Bu çalışmanın sınırlılıklarını kabul etmek önemlidir. İlk olarak, PDX modelinin kuruluş döngüsü uzundur ve transplantasyondan tümör oluşumuna kadar 4-12 hafta sürer22. İkinci olarak, tümör başlangıcı ve etiyolojisi ile ilgili bilgiler eksik olabilir, çünkü tam gelişmiş kanser hücresi osteosarkom dokuları nakledilir ve transplantasyon işlemi sırasında nadir alt klonlar veya genomik değişiklikler kaybolabilir. PDX tümörlerinin tüm genom dizilimi ve hasta örnekleriyle karşılaştırılması, model23'ün genetik doğruluğunu değerlendirmek için değerli olacaktır. Üçüncüsü, fare konak hücreleri tümörlere sızabilir ve potansiyel olarak tümör hücresi aktivitesinietkileyebilir 9. Dördüncüsü, PDX modeli yaklaşık %50'lik bir başarısızlık oranına sahiptir24,25. Son olarak, bazı durumlarda, immün yetmezliği olan farelere nakledildikten sonra tümör hücresi metastazı olmaması nedeniyle kanser metastazı incelenemez26.
Sonuç olarak, bu çalışma, insan osteosarkom dokularını kullanan bir PDX fare modelinin başarılı bir şekilde kurulmasını doğrulamaktadır. Bu model, orijinal tümörün histopatolojik özelliklerini aslına uygun olarak özetleyerek, osteosarkom biyolojisini keşfetmek ve potansiyel terapötikleri test etmek için değerli bir araç sağlar. Bu PDX modelini kullanan daha ileri çalışmalar, osteosarkom anlayışımızı geliştirecek ve bu hastalar için daha etkili stratejilerin geliştirilmesine yol açacaktır.
Yazarlar rekabet eden hiçbir mali çıkar beyan etmemektedir.
Bu çalışma, (1) Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (81973877 ve 82174408); (2) Şanghay En Öncelikli Araştırma Merkezi inşaat projesi (2022ZZ01009); (3) Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2020YFE0201600); (4) Şanghay Geleneksel Çin Tıbbı Üniversitesi Bütçesi Bütçesi Kapsamında Hastane TCM Hazırlığının Endüstriyel Dönüşümü ve (5) Araştırma Projesi (2021LK047) Şanghay İşbirlikçi İnovasyon Merkezi.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| % 10 formalin nötr çözelti | Wuhan Saiweier Biotechnology Co., Ltd | G1101-500ml | Dokuları düzeltin |
| Otoklav | Japonya Hiryama Şirketi | HVE-50 | Sterilizasyon cerrahi aletleri |
| CAnN.Cg-Foxn1nu/Crl | Shanghai SLAC Laboratory Animal Co, Ltd. | / | Hayvan |
| Kaliper | Yantai Yeşil Orman Araçları Co., Ltd. | 034180A | Tümör hacmini ölçün |
| Çanak (60mm) | Shanghai NianYue Biotechnology Co., Ltd | 430166, Corning | Transplantasyon sırasında numune yerleştirme |
| Dezenfektan pamuk topları | Shanghai Honglong Industrial Co., Ltd. | 20230627 | Farelerin cildini dezenfekte |
| Tek kullanımlık steril eldivenler | Guilin Hengbao Health Protection Co., Ltd. | YT21131 | Steril operasyon |
| Çift aslan Işınlanmış Kemirgen Diyeti | Suzhou Shuangshi Deneysel Hayvan Yemi Technology Co., Ltd. | GB 14924.3 | Hayvan yemi |
| Elektronik terazi | Şangay NianYue Biotechnology Co., Ltd | 1-2000 | Tümörün ağırlığını tartın |
| Eosin | Shanghai Gengyun Biotechnology Co., Ltd | E4009-25G | Hematoksilen eozin lekesi |
| Hematoksilen | Şangay Gengyun Biotechnology Co., Ltd | H3136-25G | Hematoksilen eozin lekesi |
| İzofluran | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd | VETEASY | Fare anestezi |
| IVC'ler fare kafesi | Suzhou Maymun Kral Hayvan Deneysel Ekipman Technology Co., Ltd. | HH-MMB-2 | Hayvan bariyeri |
| Mark kalem | Zebra Trading (Shenzhen) Co., Ltd. | YYST5 | Cerrahi insizyonu işaretleyin |
| Olympus Optik mikroskop | Japon Olympus Şirketi | BH20 | Doku dilimlerini tarayın |
| Oftalmik merhem | Şangay Gengyun Biotechnology Co., Ltd | SOICOEYEGRL | Anestezi sırasında farelerin kuru gözlerinden kaçının |
| Oftalmik makas | Shanghai NianYue Biotechnology Co., Ltd | Y00030 JZ | Cildi kesin |
| Oftalmik cımbız | Shanghai NianYue Biotechnology Co., Ltd | BS-ZER-S-100 Biosharp | Transplantasyon sırasında osteosarkom dokularını tutun |
| Parafin | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co., Ltd. | 80200-0015 | Gömülü osteosarkom dokusu |
| Parafin dilimleme makinesi | Lyca Microsystem (Shanghai) Trading Co., Ltd. | RM2235 | Osteosarkom doku kesiti |
| fizyolojik salin | Guangzhou Jinsheng Biotechnology Co., Ltd. | 605-004057 | Osteosarkom dokusunun durulanması ve geçici depolanması |
| Neşter | Cerrahi Alet Fabrikası Şangay Tıbbi Cihazlar (Grup) Co., Ltd. | J11010-10 # JZ | Osteosarkom dokusunun ayrılması ve cerrahi insizyonların yapılması |
| Steril başlık | Thermo Fisher Technology (China) Co., Ltd. | ECO0.9 | Cerrahi ameliyat masası |
| steril cerrahi örtüler | Henan Huayu Medical Equipment Co., Ltd. | 20160090 | Steril cerrahi alanı sağlayın |
| Düz iğne tutucu | Shanghai Gengyun Biotechnology Co., Ltd | J31050 JZ | Yarayı sütür Sütür |
| hattı | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd | F3124 | Yarayı dikin |
| Sütür iğnesi | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd | F3124 | Yarayı dikin |
| Doku koruyucu solüsyon | Nanjing Shenghang Biotechnology Co., LTD | BC-CFM-03 | Doku hücrelerinin aktivitesini koruyun |
| Tüp (50 mL) | Shanghai Baisai, Biotechnology Co., Ltd. | BLD-BL2002500 | Formalin fiksasyon çözeltisini yükleyin |