نموذج الرئة اللاخلوي والخلوية لدراسة ورم خبيث
Summary
، نقدم هنا بروتوكولا السابقين فيفو الرئة سرطان نموذج يحاكي خطوات تطور الورم ويساعد على عزل ورم الابتدائي، تعميم خلايا الورم، وآفات المنتشر.
Abstract
من الصعب عزل الخلايا السرطانية في مراحل مختلفة من تطور الورم. قمنا بإنشاء نموذج الرئة السابقين فيفو يمكنه إظهار التفاعل بين الخلايا السرطانية مع مصفوفة الطبيعي والتدفق المستمر للمواد الغذائية، وكذلك نموذج يوضح التفاعل بين الخلايا السرطانية مع المكونات الخلوية العادية ومصفوفة طبيعية. يتم إنشاء نموذج الرئة اللاخلوي السابقين فيفو بعزل كتلة قلب والرئة في الفئران وإزالة كافة الخلايا باستخدام عملية ديسيلولاريزيشن. يتم ربط القصبات الرئيسية الحق قبالة وتوضع الخلايا السرطانية في القصبة الهوائية بحقنه. نقل الخلايا وملء الرئة اليسرى. ثم يتم وضع الرئة في مفاعل حيوي حيث يتلقى الشريان الرئوي إلى تدفق مستمر لوسائل الإعلام في دائرة مغلقة. الورم في الرئة اليسرى من الورم الرئيسي. ورم الخلايا التي يتم عزل في وسائط الإعلام يتناقل تنتشر الخلايا السرطانية والخلايا السرطانية في الرئة اليمنى آفات المنتشر. يتم إنشاء نموذج الرئة الخلوية السابقين فيفو بتخطي عملية ديسيلولاريزيشن. يمكن استخدام كل نموذج للإجابة على الأسئلة البحثية المختلفة.
Introduction
سرطان خبيث هو السبب وراء معظم الوفيات الناجمة عن السرطان، ويشكل التحدي النهائي في الجهود المبذولة لمكافحة السرطان. والهدف العام لهذا الأسلوب هو تصميم بروتوكول لثقافة رباعية الأبعاد (4-د) خلية التي بعدا من التدفق، بالإضافة إلى نمو الخلية (ثلاثي الأبعاد) ثلاثية الأبعاد. وهي تمثل ثلاث مراحل متميزة لعملية ورم خبيث [أي، الورم الرئيسي، تعميم الخلايا السرطانية (ريادية)، وآفات المنتشر].
على مدى العقود الثلاثة الماضية، حقق العلماء في جميع أنحاء العالم ثروة لم يسبق لها مثيل من المعلومات فهم الآليات الكامنة وراء تطور المنتشر في مختلف أنواع السرطان التي تحسن إمكانية علاج أو البقاء خالية من التقدم. الإدارة السريرية لبعض أنواع السرطان، مثل سرطان الثدي، تحسنت بدرجة كبيرة1؛ ومع ذلك، لا تزال لديها بعض أنواع السرطان، مثل سرطان الرئة، وبقاء فقراء2. نماذج حيوانية في المختبر و في فيفو كان لها دور أساسي في توليد رؤى جديدة في الآليات التي تدعم تطوير المرض. في السنوات القليلة الماضية، خلية تكثيفها المستمدة من خط (CDX) وقد تم تكثيفها المستمدة من المريض (PDX) أكثر فائدة كما أنها تحافظ على العديد من الميزات ذات الصلة الورم البشري الرئيسي3، مثل حركية النمو، ميزات النسيجي، والسلوكية الخصائص، والاستجابة للعلاج. ومع ذلك، كل نموذج لها حدودها لفهم إليه تشكيل لجنة مكافحة الإرهاب وورم خبيث إلى جهاز بعيد4،،من56.
في الآونة الأخيرة، قمنا بتطوير نموذج سرطان الرئة 4-د السابقين فيفو باستخدام مفهوم إعادة هندسة الجهاز وثقافة الخلية على أساس التروية. فإنه يحاكي نمو سرطان الرئة البشرية عن طريق تشكيل الورم بيرفوسابل العقيدات التي تنمو على مر الزمن مع إنسان مماثلة السرطان يفرز البروتين إنتاج7. وهو يمثل التوقيع التعبير الجيني الذي تتوقع بقاء الفقراء في المرضى الذين يعانون من السرطان، وكما يبين استجابة علاجية بورم في الانحدار عند سيسبلاتين معاملة8،9. كذلك تعديل نموذج الرئة حيث أن أنها يمكن أن تشكل آفات المنتشر. تتطور من الورم الرئيسي وإينترافاساتي إلى المفرج ريادية واكسترافاساتي في الرئة كونترالاتيرال تشكل آفات المنتشر10. دراسات التعبير الجيني تشير إلى ملف تعريف تعبير متميزة من الورم الرئيسي وريادية، والآفات المنتشر، و upregulation من مجموعة فرعية الجينات المطلوبة ل النمط الظاهري10. تحدث هذه العملية المنتشر بسبب وجود الظروف البيولوجية ينظر في المرضى الذين يعانون من السرطان. وميزة هذا النموذج هو وجود مصفوفة طبيعية والهندسة المعمارية، ونضح المواد الغذائية الذي يؤدي إلى تشكيل الورم العقيدات. وباﻹضافة إلى ذلك، فإنه يوفر أيضا فرصة لدراسة آثار مختلف مكونات وورم المكروية أو المخدرات على تطور الورم على مر الزمن. يمكن استخدام هذا النموذج لنمو مجموعة من الخلايا السرطانية (سرطان الرئة، وسرطان الثدي، ساركومه إلخ) في إنشاء مختبر.
Protocol
Representative Results
Discussion
الرئة 4-د السابقين فيفو يوفر فرصة لدراسة نمو الورم والانبثاث في إنشاء مختبر. مصفوفة الرئة أصلي هو نظام معقد التي تقدم الدعم لانسجة طبيعية ويحافظ على التفاعلات خلية خلية، والخلية-مصفوفة التفاعلات، والتمايز الخلوي وتنظيم الأنسجة. أنه يوفر فرصة لإضافة أي مكونات ورم المكروية لدراسة آثار…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
كيم ص دقيقة تلقي الدعم منحة من “جون الثاني جورج منحة البحث كيركلين”، الرابطة الأمريكية لمنح الصدر جراحة، غراهام مؤسسة، هيوستن الميثودية تخصص الطبيب فريق الأبحاث، ومايكل م. وجوان H. مخروط جائزة البحث. ونحن نشكر سيكين Ann لتحرير اللغة من المخطوطة.
Materials
| Sprague Dowley rat | Harlan | 206M | Male |
| Chlorhexidine swab | Prevantics, NY, USA | NDC 10819-1080-1 | |
| Heparin | Sagent Pharmaceuticals, Schaumburg, IL, USA | NDC 25021-400-10 | |
| 18-gauge needle | McMaster Carr, USA | 75165A249 | |
| 2-0 silk tie | Ethicon, San Angelo, TX, USA | A305H | |
| Masterflex L/S pump | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07554-80 | |
| Masterflex L/S pump head | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-05 | |
| Masterflex L/S pump cartridge | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-07519-70 | |
| Tygon Tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 14171211 | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-16 | |
| Female luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-34 | 75165A249 |
| Male luer lock connectors | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45513-04 | |
| black nylon ring | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-45509-04 | |
| Intravenous set | CareFusion | 41134E | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Fisher Scientific | CAS151-21-3 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-1L | |
| Antibiotics | Gibco | 15240-062 | |
| Silicone oxygenator | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | ABW00011 | Saint-GoBain- |
| Wire mesh | 1164610105 | Lowes | New York Wire |
| Female luer Lug Style TEE | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-56 | |
| Male luer integral lock ring to 200series Barb | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45518-08 | |
| Female luer thread style coupler | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 45508-22 | |
| Clave connector | ICU Medical | 11956 | |
| Hi-Flo ™4-way Stopcock w/swivel male luer lock | smith Medical | MX9341L | |
| MasterFlex Pump tube | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | 06598-13 | for cannula |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67 (1), 7-30 (2017).
- Torre, L. A., Siegel, R. L., Jemal, A. Lung Cancer Statistics. Advances in Experimental Medicine and Biology. 893, 1-19 (2016).
- Lallo, A., Schenk, M. W., Frese, K. K., Blackhall, F., Dive, C. Circulating tumor cells and CDX models as a tool for preclinical drug development. Translational Lung Cancer Research. 6 (4), 397-408 (2017).
- Yang, S., Zhang, J. J., Huang, X. Y. Mouse models for tumor metastasis. Methods in Molecular Biology. 928, 221-228 (2012).
- Bissell, M. J., Hines, W. C. Why don’t we get more cancer? A proposed role of the microenvironment in restraining cancer progression. Nature Medicine. 17 (3), 320-329 (2011).
- Francia, G., Cruz-Munoz, W., Man, S., Xu, P., Kerbel, R. S. Mouse models of advanced spontaneous metastasis for experimental therapeutics. Nature Reviews Cancer. 11 (2), 135-141 (2011).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown in an ex vivo 3D lung model produce matrix metalloproteinases not produced in 2D culture. PloS One. 7 (9), e45308 (2012).
- Vishnoi, M., Mishra, D. K., Thrall, M. J., Kurie, J. M., Kim, M. P. Circulating tumor cells from a 4-dimensional lung cancer model are resistant to cisplatin. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (3), 1056-1063 (2014).
- Mishra, D. K., et al. Gene expression profile of A549 cells from tissue of 4D model predicts poor prognosis in lung cancer patients. International Journal of Cancer. Journal International du Cancer. , (2013).
- Mishra, D. K., et al. Ex vivo four-dimensional lung cancer model mimics metastasis. The Annals of Thoracic Surgery. 99 (4), 1149-1156 (2015).
- Mishra, D. K., et al. Human lung cancer cells grown on acellular rat lung matrix create perfusable tumor nodules. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1075-1081 (2012).
- Pence, K. A., Mishra, D. K., Thrall, M., Dave, B., Kim, M. P. Breast cancer cells form primary tumors on ex vivo four-dimensional lung model. Journal of Surgical Research. 210, 181-187 (2017).
- Mishra, D. K., et al. Human Lung Fibroblasts Inhibit Non-Small Cell Lung Cancer Metastasis in Ex Vivo 4D Model. The Annals of Thoracic Surgery. 100 (4), 1167-1174 (2015).
- Mishra, D. K., Miller, R. A., Pence, K. A., Kim, M. P. Small cell and non small cell lung cancer form metastasis on cellular 4D lung model. BMC Cancer. 18 (1), 441 (2018).
