Burada, hasta kaynaklı tümör organoidlerinin iyonlaştırıcı radyasyona duyarlılığını ölçmek için basit bir canlı görüntüleme yaklaşımını detaylandırıyoruz.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Burada, hasta kaynaklı tümör organoidlerinin iyonlaştırıcı radyasyona duyarlılığını ölçmek için basit bir canlı görüntüleme yaklaşımını detaylandırıyoruz.
Radyasyon tedavisi (RT), modern klinik kanser yönetiminin temel dayanaklarından biridir. Bununla birlikte, tüm kanser türleri, kötü huylu hücrelerin iyonlaştırıcı ışınlar tarafından ortaya çıkan oksidatif DNA hasarını onarma yeteneğindeki farklılıklar nedeniyle, sıklıkla (ancak her zaman değil) ışınlamaya eşit derecede duyarlı değildir. Klonojenik tahliller, kültürlenmiş kanser hücrelerinin iyonlaştırıcı ışınlamaya duyarlılığını değerlendirmek için onlarca yıldır kullanılmaktadır, çünkü büyük ölçüde ışınlanmış kanser hücreleri genellikle kısa süreli akış sitometrisi veya mikroskopi destekli tekniklerle ölçülmesi zor olan gecikmeli bir şekilde ölür. Ne yazık ki, klonojenik tahliller, hasta kaynaklı tümör organoidleri (PDTO'lar) gibi daha karmaşık tümör modelleri için bu şekilde kullanılamaz. Gerçekten de, yerleşik PDTO'ların ışınlanması, gövde benzeri bölmeleri tamamen ortadan kaldırılmadıkça, çok hücreli birimler olarak büyümelerini mutlaka iptal etmeyebilir. Ayrıca, PDTO'dan türetilmiş tek hücreli süspansiyonların ışınlanması, yerleşik PDTO'lar bağlamında malign hücrelerin RT'ye duyarlılığını uygun şekilde özetleyemeyebilir. Burada, yerleşik PDTO'ların iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmasını, ardından tek hücreli ayrışmayı, uygun kültür koşullarında yeniden kaplamayı ve canlı görüntülemeyi içeren geleneksel klonojenik testlerin bir adaptasyonunu detaylandırıyoruz. Işınlanmamış (kontrol) PDTO'dan türetilmiş kök benzeri hücreler, doza bağımlı bir şekilde ışınlamadan olumsuz etkilenen PDTO'ya özgü bir verimlilikle büyüyen PDTO'ları yeniden şekillendirir. Bu koşullarda, PDTO oluşturma verimliliği ve büyüme hızı, kontrol PDTO'ları önceden tanımlanmış bir alan doluluğuna ulaşana kadar toplanan hızlandırılmış görüntülerdeki radyosensitivitenin bir ölçüsü olarak ölçülebilir.
Eksternal ışın radyasyon tedavisi (RT), modern onkolojinin temel dayanaklarından biridir ve yalnızca genel olarak yönetilebilir yan etkilerin iyi tanımlanmış bir spektrumu ile ilişkili belirgin bir antikanser aktivitesini1 değil, aynı zamanda son derece yaygın bir klinik kullanılabilirliği de yansıtır (gelişmiş ülkelerdeki çoğu kanser merkezi, harici ışın RT için modern lineer hızlandırıcılarla donatılmıştır)2. Bu düşünceye uygun olarak, RT, genellikle erken evre hastalık 3,4 bağlamında hem iyileştirici amaçlar hem de metastatik tümörlerdenkaynaklanan semptomları (örneğin ağrı) kontrol altına almak için palyatif uygulamalar için küresel olarak başarıyla kullanılmaktadır5. Bununla birlikte, tüm maligniteler RT'ye eşit derecede duyarlı değildir, bu da bir dizi kanser hücresine özgü ve mikroçevresel özelliği yansıtır6,7,8,9. Bağımsız bir örnek olarak, DNA onarımını ve redoks homeostazını etkileyen kanserle ilişkili çeşitli genetik ve epigenetik değişiklikler, büyük ölçüde RT'nin DNA ve diğer makromoleküllere doğrudan ve reaktif oksijen türlerine (ROS) bağlı hasara neden olarak kanser hücrelerini öldürme yeteneğini yansıtan artmış veya azalmış içsel radyosensitivite ile ilişkilendirilmiştir 10,11,12,13.
Geçtiğimiz on yıllar boyunca, kültürlenmiş insan ve murin kanseri hücrelerinin radyosensitivitesini değerlendirmek için klonojenik testler rutin olarak kullanılmıştır 14,15,16. Gerçekten de, kemoterapötikler ve diğer stresörler genellikle kötü huylu hücreleri oldukça hızlı bir şekilde öldürürken, klinik olarak anlamlı dozlarda kullanılan RT, çoğunlukla, sitotoksik bir uyarana maruz kaldıktan 24-72 saat sonra hayati boyaların (ölü hücreleri seçici olarak boyayan) hücresel alımını ölçmek gibi kısa süreli akış sitometrisi veya mikroskopi destekli tekniklerle basitçe ölçülemeyen gecikmiş bir hücre ölümü şeklini ortaya çıkarır17. Basit olmanın ve oldukça ucuz reaktiflere güvenmenin yanı sıra, klonojenik tahliller, RT doz yanıtının kantitatif analizi için oldukça basit bir matematiksel araç olan "doğrusal kuadratik" modelin uygulanmasına izin verdikleri için özellikle uygun olmuştur18,19. Benzer şekilde, kültürlenmiş kanser hücreleri (yerleşik hücre dizilerinin yanı sıra birincil, hasta kaynaklı hücreler dahil), kanser biyolojisinin çeşitli yönlerini, tedaviye duyarlılığı oldukça basit ancak basitleştirilmiş bir şekilde test etmek için uygun bir platform sağlamıştır (ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere), önemli bir sınırlama, yapılandırılmış bir tümör mikro çevresinin (TME) olmamasıdır20, 21. Gerçekten de, iki boyutlu kanser hücre kültürleri, hücre-hücre iletişimini ve hücre dışı matris ile etkileşimleri özünde özetleyemez ve kanserde meydana geldikleri gibi22,23. Hasta kaynaklı tümör organoidleri (PDTO'lar), bu tür bir sınırlamayı en azından kısmen aşan tümör modelleri olarak ortaya çıkmıştır 24,25,26.
Ne yazık ki, PDTO'ların radyosensitivitesini değerlendirmek için geleneksel klonojenik testler kullanılamaz. Bir yandan, yerleşik PDTO'ların ışınlanması, PDTO'ların oluşumundan ve olgunlaşmasından sorumlu olan ancak daha farklılaşmış PDTO oluşturan hücrelere kıyasla DNA hasarına karşı daha fazla direnç gösteren kök benzeri bölmeleri olmadıkça, çok hücreli bir birim olarak büyümelerini tehlikeye atmayabilir27 - tamamen ortadan kaldırılır. Öte yandan, PDTO'dan türetilen tek hücreli süspansiyonların ışınlanması, oluşturulmuş PDTO'lar bağlamında sergilendiği gibi PDTO oluşturan (kök benzeri) hücrelerin radyosensitivitesini uygun şekilde özetleyemeyebilir. Burada, daha önce iyonlaştırıcı ışınlamaya maruz kalmış PDTO türevi hücrelerin ışınlanmamış muadillerine kıyasla PDTO oluşturma etkinliğini ve büyüme hızını izlemek için meme kanseri PDTO'larının canlı görüntülemesinden yararlanan bir tekniği detaylandırıyoruz. Bireysel PDTO'ların diferansiyel biyolojisini büyük ölçüde yansıtan gerekli varyasyonlarla (örneğin, kültür ortamı gereksinimleri, büyüme hızı), bu protokolün hem meme hem de meme dışı kökenli geniş bir PTDO panelinde radyosensitivite çalışması için uygun olmasını bekliyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Çalışmada kullanılan reaktifler ve ekipmanlar Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Organoid kültürü
NOT: TBC#1 PDTO'lar, üçlü negatif meme kanseri (TNBC) olan ve bir biyobankacılık protokolüne (IRB21-06023682) katılmak için bilgilendirilmiş onam veren bir hastadan cerrahi olarak çıkarılan tümör dokusuna dayalı olarak laboratuvarımızda kurulmuştur. Histoloji ve RNA dizilimi (RNAseq) ile doğrulamadan sonra, TNBC # 1 PDTO'lar, zenginleştirilmiş DMEM / F12 kültür ortamında% 66 matrigel damlalarında ('kubbeler' olarak adlandırılır) kültürlenir ve her 2-3 haftada bir 1: 2-1: 10 oranında geçirilir28.
2. Radyasyon
3. Ayrışma
4. Canlı görüntüleme
5. Analiz
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
TNBC # 1 PDTO'lar, 0. günde 0 (ışınlanmamış kontroller), 2 Gy, 4 Gy, 6 Gy, 8 Gy veya 10 Gy'lik tek bir radyasyon dozuna maruz bırakıldı. Bundan hemen sonra, her deneysel koşul için tek hücreli bir süspansiyon elde etmek için PDTO'lar ayrıldı. PDTO'dan türetilen hücreler daha sonra, kuyucukların merkezinde biriktirilen f matrigel kubbeleri (her biri 50 μL) içinde 48 oyuklu plakalara, koşul başına 3 teknik kopya halinde ekildi. Plakalar canlı bir görüntüleme sistemine yerleştirildi ve toplam 30 gün boyunca organoid modül 4...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada, (1) in vitro PDTO ışınlaması üzerine PTDO oluşturan kök benzeri hücrelerin kalıcılığına ve (2) bu hücrelerin üretebileceği PDTO'ların büyüme hızına dayalı olarak PDTO radyosensitivitesini ölçmek için meme kanseri PDTO'larından ve canlı görüntülemeden yararlanan geleneksel klonojenik testlerin bir adaptasyonunu açıklıyoruz. Bu protokolün kritik adımları şunları içerir: (1) PDTO'ların iyi canlılık sağlayan bir kubbe doluluğuna kurulması, (2) sahte ışınlanmış kontrol koşull...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmayla ilgisi olmayan SCF, Merck, Varian, Bristol Myers Squibb, Celldex, Regeneron, Eisai ve Eli-Lilly ile araştırma sözleşmeleri yürütmektedir ve Bayer, Bristol Myers Squibb, Varian, Elekta, Regeneron, Eisai, AstraZeneca, MedImmune, Merck US, EMD Serono, Accuray, Boehringer Ingelheim, Roche, Genentech, AstraZeneca, View Ray ve Nanobiotix'ten danışmanlık/danışmanlık onuru almıştır. Bu çalışmayla ilgili olmayan SD, Lytix Biopharma, EMD Serono, Ono Pharmaceutical, Genentech ve Johnson & Johnson Enterprise Innovation Inc.'den danışmanlık/danışmanlık onuru almıştır ve Lytix Biopharma, Nanobiotix ve Boehringer-Ingelheim ile araştırma sözleşmeleri yürütmektedir/sürdürmektedir. Bu çalışmayla ilgisi olmayan LG, Lytix Biopharma, Promontory ve Onxeo ile araştırma sözleşmeleri yürütüyor, Boehringer Ingelheim, AstraZeneca, OmniSEQ, Onxeo, The Longevity Labs, Inzen, Imvax, Sotio, Promontory, Noxopharm, EduCom ve Luke Heller TECPR2 Vakfı'ndan danışmanlık/danışmanlık onuru aldı ve Promontory hisse senedi opsiyonlarına sahip.
Bu protokolün geliştirilmesindeki yardımları için Raymond Briones ve Wen H. Shen'e (Weill Cornell Medical College, New York, NY, ABD) teşekkür ederiz. Bu çalışma, ABD Savunma Bakanlığı BCRP'den (#W81XWH2120034, PI: Formenti) Dönüştürücü Meme Kanseri Konsorsiyumu Hibesi ile desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 40 ve mikro; m örgü filtre | Thomas Scientific | 1164H35 | |
| B27 | Invitrogen | 17504-044 | |
| Cellometer Otomatik T4 Parlak Alan Hücre Sayacı | Nexcelom | ||
| DMEM F / | 12 Corning | 12634-010 | |
| Epidermal Büyüme Faktörü hEGF | Peprotech | AF-100-15 | |
| EVOS FL Dijital Ters Floresan Mikroskobu | Thermo Fisher Scientific | 12-563-460 | |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
| FGF7 | Peprotech | 100-19 | |
| GlutaMax Canlandırıcı | |||
| Hepes | Invitrogen | 15630-080 | |
| IncuCyte yazılımı 2021A | Sartorius | versiyonu: 2021A | |
| Incucyte SX1 | Sartorius | modeli SX1 | |
| Incucyte onaylı 48 kuyulu plaka | Corning | 3548 | |
| Matrigel | Keşif Laboratuvarı | 354230 | |
| nAc | Sigma Aldrich | A9165-5G | |
| Nikotinamid | Sigma-Aldrich | N0636 | |
| Noggin | , Englander Hassas Tıp Enstitüsü, Weill Cornell, NY, ABD'den Satın | ||
| Alındı İşlenmemiş 6 kuyulu plaka | Cellstar | 657 185 | |
| NR (Heregulin) | Peprotech | 100-03 | |
| p38 MAP inhibitörü p38i SB202190 | Sigma Aldrich | S7067 | |
| PBS | Corning | 21-040-CV | |
| PenStrep | Invitrogen | 15140-122 | |
| Primocin | Invivogen | ant-pm-1 | |
| Rspondin Media | Englander Institute for Precision Medicine, Weill Cornell, NY, ABD'den Satın Alındı | ||
| Küçük Hayvan Radyasyonu Araştırma Platformu (SARRP) | Xstrahl Ltd | ||
| TGFbeta Reseptör İnhibitörü A83-01 | Tocris | 2939 | |
| Tripan mavisi Leke (% 0.4) | Gibco | 15250-61 | |
| TrypLE | Gibco | 112605-028 | |
| Y-27632 (RhoKi) | Selleck | S1049 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.