Die Gliomstammzellen (GSCs) sind ein kleiner Teil der Krebszellen, die eine wesentliche Rolle bei der Tumorinitiierung, Angiogenese und Arzneimittelresistenz beim Glioblastom (GBM), dem häufigsten und verheerendsten primären Hirntumor, spielen. Das Vorhandensein von GSCs macht das GBM sehr refraktär gegenüber den meisten einzelnen Zielerregern, so dass Hochdurchsatz-Screening-Methoden erforderlich sind, um potenziell wirksame Kombinationstherapeutika zu identifizieren. Das Protokoll beschreibt einen einfachen Workflow, um ein schnelles Screening auf eine mögliche Kombinationstherapie mit synergistischer Interaktion zu ermöglichen. Die allgemeinen Schritte dieses Workflows bestehen aus der Einrichtung von Mit Luciferase markierten GSCs, der Vorbereitung von matrigelbeschichteten Platten, dem Kombinations-Drug-Screening, der Analyse und Validierung der Ergebnisse.
Die Gliomstammzellen (GSCs) sind ein kleiner Teil der Krebszellen, die eine wesentliche Rolle bei der Tumorinitiierung, Angiogenese und Arzneimittelresistenz beim Glioblastom (GBM), dem häufigsten und verheerendsten primären Hirntumor, spielen. Das Vorhandensein von GSCs macht das GBM sehr refraktär gegenüber den meisten einzelnen Zielerregern, so dass Hochdurchsatz-Screening-Methoden erforderlich sind, um potenziell wirksame Kombinationstherapeutika zu identifizieren. Das Protokoll beschreibt einen einfachen Workflow, um ein schnelles Screening auf eine mögliche Kombinationstherapie mit synergistischer Interaktion zu ermöglichen. Die allgemeinen Schritte dieses Workflows bestehen aus der Einrichtung von Mit Luciferase markierten GSCs, der Vorbereitung von matrigelbeschichteten Platten, dem Kombinations-Drug-Screening, der Analyse und Validierung der Ergebnisse.
Das Glioblastom (GBM) ist die häufigste und aggressivste Art von primärem Hirntumor. Derzeit ist das Gesamtüberleben von GBM-Patienten, die eine maximale Behandlung (eine Kombination aus Operation, Chemotherapie und Strahlentherapie) erhalten haben, immer noch kürzer als 15 Monate; daher sind neuartige und wirksame Therapien für GBM dringend erforderlich.
Das Vorhandensein von Gliomstammzellen (GSCs) in GBM stellt eine erhebliche Herausforderung für die konventionelle Behandlung dar, da diese stammähnlichen Zellen eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Tumormikroumgebung, der Arzneimittelresistenz und des Tumorrezidials spielen1. Daher könnte die Ausrichtung auf GSCs eine vielversprechende Strategie für die GBM-Behandlungsein 2. Ein großer Nachteil für die Wirksamkeit des Medikaments bei GBM ist jedoch seine heterogene Natur, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Unterschied in genetischen Mutationen, gemischten Subtypen, epigenetischer Regulation und Tumormikroumgebung, was sie für die Behandlung sehr refraktär macht. Nach vielen gescheiterten klinischen Studien erkannten Wissenschaftler und klinische Forscher, dass eine zielgerichtete Einzelwirkstofftherapie wahrscheinlich nicht in der Lage ist, das Fortschreiten von hochgradig heterogenen Krebsarten wie GBM vollständig zu kontrollieren. Während sorgfältig ausgewählte Arzneimittelkombinationen für ihre Wirksamkeit zugelassen wurden, indem sie synergistisch die Wirkung voneinander verstärken und somit eine vielversprechende Lösung für die GBM-Behandlung bieten.
Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, die Arzneimittel-Arzneimittel-Wechselwirkungen einer Arzneimittelkombination zu bewerten, wie z. B. CI (Combination Index), HSA (Highest Single Agent) und Bliss-Werte usw.3,4, basieren diese Berechnungsmethoden in der Regel auf mehreren Konzentrationskombinationen. In der Tat können diese Methoden eine positive Bewertung der Wechselwirkung zwischen Arzneimitteln ermöglichen, können jedoch sehr mühsam sein, wenn sie im Hochdurchsatz-Screening angewendet werden. Um den Prozess zu vereinfachen, wurde ein Screening-Workflow zur schnellen Identifizierung der potenziellen Arzneimittelkombinationen, die das Wachstum von GSCs hemmen, aus chirurgischen Biopsien von Patienten-GBM entwickelt. Ein Sensitivitätsindex (SI), der die Differenz zwischen der erwarteten kombinierten Wirkung und der beobachteten kombinierten Wirkung widerspiegelt, wurde in diese Methode eingeführt, um die synergisierende Wirkung jedes Arzneimittels zu quantifizieren, so dass die potenziellen Kandidaten leicht durch das SI-Ranking identifiziert werden können. In der Zwischenzeit zeigt dieses Protokoll ein Beispiel-Screening, um die potenziellen Kandidaten zu identifizieren, die den Anti-Gliom-Effekt mit Temozolomid, der Erstlinien-Chemotherapie für die GBM-Behandlung, unter 20 kleinen molekularen Inhibitoren synergisieren können.
In der vorliegenden Studie wurde ein Protokoll beschrieben, das angewendet werden kann, um eine mögliche Kombinationstherapie für GBM mit patientenbasierten GSCs zu identifizieren. Im Gegensatz zum Standard-Synergie-/Additivitätsmetrikmodell wie Loewe-, BLISS- oder HSA-Methoden wurde ein einfacher und schneller Workflow verwendet, bei dem kein Arzneimittelpaar bei mehreren Konzentrationen in einer vollständig faktoriellen Weise wie bei den traditionellen Methoden kombiniert werden muss. In diesem Workflow wurde SI (S…
The authors have nothing to disclose.
Wir danken der National Natural Science Foundation of China (81672962), der Jiangsu Provincial Innovation Team Program Foundation und der Joint Key Project Foundation der Southeast University und der Nanjing Medical University für ihre Unterstützung.
B-27 | Gibco | 17504-044 | 50X |
EGF | Gibco | PHG0313 | 20 ng/ml |
FGF | Gibco | PHG0263 | 20 ng/ml |
Gluta Max | Gibco | 35050061 | 100X |
Neurobasal | Gibco | 21103049 | 1X |
Penicillin-Streptomycin | HyClone | SV30010 | P: 10,000 units/ml S: 10,000 ug/ml |
Sodium Pyruvate | Gibco | 2088876 | 100 mM |
Table 1. The formulation of GSC complete culture medium. | |||
ABT-737 | MCE | Selective and BH3 mimetic Bcl-2, Bcl-xL and Bcl-w inhibitor | |
Adavosertib (MK-1775) | MCE | Wee1 inhibitor | |
Axitinib | MCE | Multi-targeted tyrosine kinase inhibitor | |
AZD5991 | MCE | Mcl-1 inhibitor | |
A 83-01 | MCE | Potent inhibitor of TGF-β type I receptor ALK5 kinase | |
CGP57380 | Selleck | Potent MNK1 inhibitor | |
Dactolisib (BEZ235) | Selleck | Dual ATP-competitive PI3K and mTOR inhibitor | |
Dasatinib | MCE | Dual Bcr-Abl and Src family tyrosine kinase inhibitor | |
Erlotinib | MCE | EGFR tyrosine kinase inhibitor | |
Gefitinib | MCE | EGFR tyrosine kinase inhibitor | |
Linifanib | MCE | Multi-target inhibitor of VEGFR and PDGFR family | |
Masitinib | MCE | Inhibitor of c-Kit | |
ML141 | Selleck | Non-competitive inhibitor of Cdc42 GTPase | |
OSI-930 | MCE | Multi-target inhibitor of Kit, KDR and CSF-1R | |
Palbociclib | MCE | Selective CDK4 and CDK6 inhibitor | |
SB 202190 | MCE | Selective p38 MAP kinase inhibitor | |
Sepantronium bromide (YM-155) | MCE | Survivin inhibitor | |
TCS 359 | Selleck | Potent FLT3 inhibitor | |
UMI-77 | MCE | Selective Mcl-1 inhibitor | |
4-Hydroxytamoxifen(Afimoxifene) | Selleck | Selective estrogen receptor (ER) modulator | |
Table 2. The information of 20 targeted agents used in the test screen. All of these are target selective small molecular inhibitors. The provider, name, and targets were given in the table. |