جيل من سرطان البروستاتا المريض المشتقة نماذج طعم أجنبي من تعميم الخلايا السرطانية
Summary
This manuscript details a method used to generate prostate cancer patient derived xenografts (PDXs) from circulating tumor cells (CTCs). The generation of PDX models from CTCs provides an alternative experimental model to study prostate cancer; the most commonly diagnosed tumor and a frequent cause of death from cancer in men.
Abstract
Patient derived xenograft (PDX) models are gaining popularity in cancer research and are used for preclinical drug evaluation, biomarker identification, biologic studies, and personalized medicine strategies. Circulating tumor cells (CTC) play a critical role in tumor metastasis and have been isolated from patients with several tumor types. Recently, CTCs have been used to generate PDX experimental models of breast and prostate cancer. This manuscript details the method for the generation of prostate cancer PDX models from CTCs developed by our group. Advantages of this method over conventional PDX models include independence from surgical sample collection and generating experimental models at various disease stages. Density gradient centrifugation followed by red blood cell lysis and flow cytometry depletion of CD45 positive mononuclear cells is used to enrich CTCs from peripheral blood samples collected from patients with metastatic disease. The CTCs are then injected into immunocompromised mice; subsequently generated xenografts can be used for functional studies or harvested for molecular characterization. The primary limitation of this method is the negative selection method used for CTC enrichment. Despite this limitation, the generation of PDX models from CTCs provides a novel experimental model to be applied to prostate cancer research.
Introduction
المريض xenografts المشتقة هي نماذج تجريبية شعبية متزايدة المستخدمة لأبحاث السرطان. أنها يمكن أن تستخدم لتوصيف المؤشرات الحيوية والمسارات البيولوجية، وتقييم ما قبل السريرية من فعالية الدواء، وخلق الآلهة لعلاجات السرطان شخصية 1،2. سابقا، وقد وضعت مجموعات بحثية أخرى نماذج PDX إما عن طريق زرع أو حقن واحدة تعليق خلية الورم أو إإكسبلنتس الورم كله في المناعة الفئران 1. هذه PDX نماذج تتطلب جمع الجراحي للورم صلب جديد، استسقاء الخبيثة أو الانصباب الجنبي من مريض يخضع لعملية جراحية والتي هي على حد سواء مكلفة ويعرض المريض لخطر متزايد من الإصابة بالأمراض علاجي المنشأ.
ومن التطورات الهامة التي حدثت مؤخرا في أبحاث السرطان والكشف والعزلة وتوصيف تعميم الخلايا السرطانية. هذه الخلايا السرطانية الهروب من كتلة الورم الابتدائية وتدخل الدورة الدمويةحيث أنها تلعب دورا حاسما في الانبثاث والانتكاس، والسبب الأكثر شيوعا من سرطان الوفيات 3 ذات الصلة. وقد وفرت تقييم وتوصيف CTCs من عدة أنواع الأورام الصلبة المعلومات السريرية لتشخيص، تشخيص ومراقبة المرض المتبقي 3. مجموعة متنوعة من الأساليب المستخدمة حاليا الاعتماد على أي من الخصائص الفيزيائية والتعبير عن المؤشرات الحيوية، أو الخصائص الوظيفية CTCs يمكن استخدامها لعزل بكفاءة CTCs 4. وتشمل macroscale أساليب العزل CTC القائمة الكثافة الطرد المركزي التدرج، والترشيح البدني مع المسام مرشح والانفصال ضد جزيئات السطح. وتستند الأكثر استخداما على نطاق واسع منهجيات العزلة CTC على القبض على الأضداد من CTCs. كلا اختيار الإيجابية والسلبية للعلامات سطح الخلية يمكن أن تستخدم لعزل CTCs من الدم المحيطي. اختيار إيجابية للCTCs في الدورة الدموية الطرفية يستخدم عادة علامات الظهارية (على سبيل المثال، EpCAM) التي لإعادة أعرب عن CTCs لكن الخلايا المكونة للدم لا. وعيب هذه الطريقة هو أن CTCs مع إمكانية المنتشر كثيرا ما خضع الظهارية-إلى-الوسيطة الانتقالية (EMT)، التي downregulates علامات سطح الظهارية 3. من أجل عزل CTCs مع إمكانية النقيلي، منهجية اختيار السلبية التي توظف علامة السطحية المكونة للدم، CD45، إلى أن تستنفد السكان الخلية العادية من الكريات البيض يمكن استخدام 5.
سرطان البروستات هو السرطان الاكثر تشخيصا وسببا رئيسيا من أسباب الوفيات المرتبطة بالسرطان بين الرجال 6. آليات تطور الورم والعدوانية ليست مفهومة تماما، وبالتالي توليد وتوصيف النماذج التجريبية التي ألخص عدم التجانس الجزيئي للسرطان البروستات ذات أهمية كبيرة. وكانت نماذج PDX من سرطان البروستاتا ولدت من قبل engraftment من خلايا سرطان البروستاتا البشرية إلى immunocomالفئران وعد 7،8. ومع ذلك الجيل من هذه النماذج أعاقتها معدل engraftment منخفض للسرطان البروستاتا في الفئران المناعة، وهو ما يرجع في المقام الأول إلى طبيعة كسلان من المرض. في الآونة الأخيرة، وقد استخدمت CTCs لتوليد سرطان الثدي 9 وسرطان الرئة وسرطان البروستاتا 10 11 نماذج PDX. أدخلت هذه إثبات صحة مفهوم الدراسات إمكانية توليد PDX نماذج مستقلة عن الحاجة لجمع العينات الجراحية. في هذه المقالة وصفنا بالتفصيل طريقة لتوليد هذا النموذج التجريبي الرواية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تصف هذه المخطوطة طريقة لتوليد سرطان البروستاتا نماذج PDX من CTCs. استخدام CTCs لتوليد PDX نماذج لديها العديد من المزايا الهامة المحتملة بالمقارنة مع الطرق القائمة. أولا، جمع الوصول إليها من CTCs من الدم المحيطي يتيح توليد نماذج تجريبية من نفس المريض في مراحل المرض ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. Jordi Ochando from the Flow Cytometry Shared Resources at the Mount Sinai Medical Center for their assistance in flow cytometry analysis. We thank Dr. Rumana Huq from the Microscopy Shared Resource Facility at the Mount Sinai Medical Center for their imaging assistance. The authors thank the TJ Martell Foundation for its support in this project.
Materials
| Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 | Gibco Life Technologies | 11875-093 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco Life Technologies | 10437-028 | |
| Penicillin Streptomycin | Gibco Life Technologies | 15140-122 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Corning Cell Gro | 21-031-CM | |
| 35 µm Cell Strainer | BD Falcon | 352340 | |
| 50 ml polystyrene conical tube | Crystalgen | 23-2263 | |
| Red blood cell lysing buffer | Sigma | R7757 | |
| DAPI | Invitrogen | d3571 | |
| Ficoll-Paque Plus | GE Healthcare | 17-1440 | |
| 12 mm x 75 mm Polystyrene tubes with cell strainer cap | BD Falcon | 352235 | |
| BD Vacutainer Lavender Blood Collection Tubes with EDTA | |||
| BD Winged Blood Collection Set with Push Button Retract Needle 23 gauge | |||
| BD Vacutainer One Use Needle Holder | |||
| Disposable Latex Tourniquet | |||
| Latex or non-latex gloves | |||
| alcohol swabs | |||
| 2×2 cotton gauze pads | |||
| Adhesive bandage | |||
| 25 gauge needle | |||
| 1 ml syringe |
Referencias
- Hidalgo, M., et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer discovery. 4, 998-1013 (2014).
- Siolas, D., Hannon, G. J. Patient-derived tumor xenografts: transforming clinical samples into mouse models. Cancer research. 73, 5315-5319 (2013).
- Joosse, S. A., Gorges, T. M., Pantel, K. Biology, detection, and clinical implications of circulating tumor cells. EMBO molecular medicine. 1, 1-11 (2014).
- Yu, M., Stott, S., Toner, M., Maheswaran, S., Haber, D. A. Circulating tumor cells: approaches to isolation and characterization. The Journal of cell biology. 192, 373-382 (2011).
- Liu, Z., et al. Negative enrichment by immunomagnetic nanobeads for unbiased characterization of circulating tumor cells from peripheral blood of cancer patients. Journal of translational medicine. 9, 1-9 (2011).
- Siegel, R., Naishadham, D., Jemal, A. Cancer statistics , 2013. CA: a cancer journal for clinicians. 63, 11-30 (2013).
- Domingo-Domenech, J., et al. Suppression of acquired docetaxel resistance in prostate cancer through depletion of notch- and hedgehog-dependent tumor-initiating cells. Cancer cell. 22, 373-388 (2012).
- Klein, K. A., et al. Progression of metastatic human prostate cancer to androgen independence in immunodeficient SCID mice. Nature Medicine. 3, 402-408 (1997).
- Yu, M., et al. Cancer therapy. Ex vivo culture of circulating breast tumor cells for individualized testing of drug susceptibility. Science. 345, 216-220 (2014).
- Hodgkinson, C. L., et al. Tumorigenicity and genetic profiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer. Nature medicine. 20, 897-903 (2014).
- Vidal, S., et al. A Targetable GATA2-IGF2 Axis Confers Aggressiveness in Lethal Prostate Cancer. Cancer cell. 27, 223-239 (2015).
- Quintana, E., et al. Efficient tumour formation by single human melanoma cells. Nature. 456, 593-598 (2008).
- DeRose, Y. S., et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nature. 17, 1514-1520 (2011).
