Hasta Kaynaklı Glioma Kök Hücreleri Kullanarak GBM için Potansiyel Kombinasyon Tedavisini Belirlemek için Hızlı Tarama İş Akışı
Summary
Glioma kök hücreleri (GSC’ ler), en yaygın ve yıkıcı primer beyin tümörü olan glioblastomda (GBM) tümör başlatma, anjiogenez ve ilaç direncinde önemli roller oynayan kanser hücrelerinin küçük bir kısmıdır. GSC’lerin varlığı GBM’yi hedeflenen ajanların çoğu için çok refrakter hale getirir, bu nedenle potansiyel etkili kombinasyon terapötiklerini tanımlamak için yüksek verimli tarama yöntemleri gerekir. Protokol, sinerjik etkileşim ile potansiyel kombinasyon tedavisi için hızlı tarama sağlamak için basit bir iş akışını açıklar. Bu iş akışının genel adımları luciferaz etiketli GSC’lerin kurulması, matrigel kaplamalı plakaların hazırlanması, kombinasyon ilaç taraması, analiz ve sonuçların doğrulaştırılmasından oluşur.
Abstract
Glioma kök hücreleri (GSC’ ler), en yaygın ve yıkıcı primer beyin tümörü olan glioblastomda (GBM) tümör başlatma, anjiogenez ve ilaç direncinde önemli roller oynayan kanser hücrelerinin küçük bir kısmıdır. GSC’lerin varlığı GBM’yi hedeflenen ajanların çoğu için çok refrakter hale getirir, bu nedenle potansiyel etkili kombinasyon terapötiklerini tanımlamak için yüksek verimli tarama yöntemleri gerekir. Protokol, sinerjik etkileşim ile potansiyel kombinasyon tedavisi için hızlı tarama sağlamak için basit bir iş akışını açıklar. Bu iş akışının genel adımları luciferaz etiketli GSC’lerin kurulması, matrigel kaplamalı plakaların hazırlanması, kombinasyon ilaç taraması, analiz ve sonuçların doğrulaştırılmasından oluşur.
Introduction
Glioblastoma (GBM) primer beyin tümörünün en sık görülen ve agresif tipidir. Şu anda, maksimal tedavi (cerrahi, kemoterapi ve radyoterapi kombinasyonu) alan GBM hastalarının genel sağkalımları hala 15 aydan kısadır; bu nedenle GBM için yeni ve etkili tedaviler acilen gereklidir.
GBM’de glioma kök hücrelerinin (GSC) varlığı, bu kök benzeri hücreler tümör mikroçevrimi, ilaç direnci ve tümör nüks1’insürdürülmesinde pivot roller oynadığından geleneksel tedavi için önemli bir zorluk oluşturmaktadır. Bu nedenle, GSC’leri hedeflemek GBM tedavisi için umut verici bir strateji olabilir2. Bununla birlikte, GBM’deki ilaç etkinliğinin en büyük dezavantajı, genetik mutasyonlar, karışık alt tipler, epigenetik regülasyon ve tümör mikroçevrimi arasındaki fark dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere heterojen doğasıdır ve bu da onları tedavi için çok refrakter hale getirir. Birçok başarısız klinik çalışmadan sonra, bilim adamları ve klinik araştırmacılar, tek ajan hedefli tedavinin muhtemelen GBM gibi yüksek heterojen kanserlerin ilerlemesini tam olarak kontrol edemediğini fark ettiler. Oysa özenle seçilmiş ilaç kombinasyonları, sinerjik olarak birbirlerinin etkisini artırarak etkinliği için onaylanmıştır, böylece GBM tedavisi için umut verici bir çözüm sağlanmıştır.
Bir ilaç kombinasyonunun ilaç-ilaç etkileşimlerini değerlendirmenin birçok yolu olmasına rağmen, CI (Kombinasyon İndeksi), HSA (En Yüksek Tek Ajan) ve Saadet değerlerivb. Gerçekten de, bu yöntemler ilaç-ilaç etkileşiminin olumlu değerlendirmesini sağlayabilir, ancak yüksek verimli taramada uygulanırsa çok zahmetli olabilir. Süreci basitleştirmek için, hasta GBM’nin cerrahi biyopsilerinden kaynaklanan GSC’lerin büyümesini engelleyen potansiyel ilaç kombinasyonlarını hızlı bir şekilde tanımlamak için bir tarama iş akışı geliştirilmiştir. Her ilacın sinerjik etkisini ölçmek için bu yönteme beklenen kombine etkinin ve gözlenen kombine etkinin farkını yansıtan bir duyarlılık Endeksi (SI) getirilmiştir, böylece potansiyel adaylar SI sıralaması ile kolayca tanımlanabilir. Bu arada, bu protokol, 20 küçük moleküler inhibitör arasında GBM tedavisi için birinci basamak kemoterapi olan temozolomid ile anti-glioma etkisini sinerjiye sokabilecek potansiyel aday(lar) tanımlamak için örnek bir ekran göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, hasta kaynaklı GSC’ler kullanılarak GBM için potansiyel kombinasyon tedavisini tanımlamak için uygulanabilecek bir protokol tanımlanmıştır. Loewe, BLISS veya HSA yöntemleri gibi standart sinerji/ekleme ölçüm modelinin aksine, bir ilaç çiftinin geleneksel yöntemler olarak tam bir faktöryel şekilde birden fazla konsantrasyonda birleştirilmesini gerektirmeyen basit ve hızlı bir iş akışı kullanılmıştır. Bu iş akışında, iki küçük moleküler inhibitörün sinerjik ilaç etki…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Desteklerinden dolayı Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (81672962), Jiangsu İl İnovasyon Ekibi Programı Vakfı ve Güneydoğu Üniversitesi ve Nanjing Tıp Üniversitesi Ortak Anahtar Proje Vakfı’na teşekkür ediyoruz.
Materials
| 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. | |||
Referenzen
- Lathia, J. D., Mack, S. C., Mulkearns-Hubert, E. E., Valentim, C. L., Rich, J. N. Cancer stem cells in glioblastoma. Genes & Development. 29 (12), 1203-1217 (2015).
- Binello, E., Germano, I. M. Targeting glioma stem cells: a novel framework for brain tumors. Cancer Science. 102 (11), 1958-1966 (2011).
- Mathews Griner, L. A., et al. High-throughput combinatorial screening identifies drugs that cooperate with ibrutinib to kill activated B-cell-like diffuse large B-cell lymphoma cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (6), 2349-2354 (2014).
- Di Veroli, G. Y., et al. Combenefit: an interactive platform for the analysis and visualization of drug combinations. Bioinformatics. 32 (18), 2866-2868 (2016).
- Shi, Y., et al. Ibrutinib inactivates BMX-STAT3 in glioma stem cells to impair malignant growth and radioresistance. Science Translational Medicine. 10 (443), 1-13 (2018).
- Tan, X., et al. Systematic identification of synergistic drug pairs targeting HIV. Nature Biotechnology. 30 (11), 1125-1130 (2012).
- Jansen, V. M., et al. Kinome-wide RNA interference screen reveals a role for PDK1 in acquired resistance to CDK4/6 inhibition in ER-positive breast cancer. Krebsforschung. 77 (9), 2488-2499 (2017).
- Malyutina, A., et al. Drug combination sensitivity scoring facilitates the discovery of synergistic and efficacious drug combinations in cancer. PLoS Computational Biology. 15 (5), 1006752 (2019).
- He, L., et al. Methods for High-throughput drug combination screening and synergy scoring. Cancer Systems Biology. 1711, 351-398 (2018).
- Chen, C., et al. Targeting the synthetic vulnerability of PTEN-deficient glioblastoma cells with MCL1 inhibitors. Molecular Cancer Therapeutics. 19 (10), 2001-2011 (2020).
