Генерация пациента рака простаты Производные ксенотрансплантат модели от циркулирующих опухолевых клеток
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
Пациент, полученные ксенотрансплантаты становятся все более популярными экспериментальные модели, используемые для исследования рака. Они могут быть использованы для определения характеристик биомаркеров и биологических путей, доклинической оценки эффективности лекарственного средства, а также создание аватаров для персонализированного лечения рака 1,2. Ранее другие исследовательские группы разработали модели PDX либо путем имплантации или инъекции суспензии отдельных клеток или опухоль вся опухолевых эксплантов в ослабленным иммунитетом мышей 1. Они PDX модели требуют хирургического коллекцию свежих твердой опухоли, злокачественные асцит или плевральный выпот у пациента, перенесших хирургическую процедуру, которая дорогостоящим и подвергает пациента повышенному риску заболеваемости ятрогенной.
Значительная недавнее развитие в исследованиях рака был обнаружение, выделение и характеристика циркулирующих опухолевых клеток. Эти опухолевые клетки уйти от первичной опухоли и массы ввести циркуляциюгде они играют ключевую роль в метастазировании и рецидива, наиболее распространенной причиной рака смертности, связанной с 3. Оценка и характеристика ЦОК из нескольких солидных опухолей предоставили клиническую информацию диагнозе, прогнозе и мониторинга остаточной болезни 3. Разнообразие используемых в настоящее время подходов, опирающихся на любых физических свойств, экспрессии биомаркеров, или функциональных характеристик ЦОК можно использовать для эффективного выделения ЦОК 4. Существующие методы изоляции макромасштабные CTC включают центрифугирования в градиенте плотности, физического фильтрацию с фильтром поры и разделение против поверхностных молекул. Наиболее широко используемые методики изоляции CTC основаны на основе антител захвата ЦОК. Положительные и отрицательные выбор маркеров клеточной поверхности могут быть использованы для выделения CTCs из периферической крови. Положительный отбор ЦОК в периферической крови обычно использует маркеры эпителиальных (например, EpCam) которыхвновь выразил на ЦОК, но не гемопоэтических клеток. Недостатком этого способа является то, что ЦОК с метастатическим потенциалом часто претерпела эпителиально-мезенхимального к переходу (EMT), который подавляет эпителиальные маркеры поверхности 3. Для того чтобы выделить CTCs с метастатическим потенциалом, отрицательным методологию выбора, который использует поверхностный маркер кроветворных CD45,, истощать нормальный клеточной популяции лейкоцитов может быть использован 5.
Рак предстательной железы является наиболее часто диагностируется рак и является основной причиной, связанных с раком смертей у мужчин 6. Механизмы опухолевой прогрессии и агрессивности не совсем понятны и, следовательно, генерация и характеристика экспериментальных моделей, которые воспроизводят молекулярной гетерогенности рака простаты представляют значительный интерес. Модели PDX рака предстательной железы было генерируется ранее приживления человека клеток рака простаты в immunocomобещанные мышей 7,8. Однако для получения таких моделей было затруднено из-за низкой скорости приживления рака простаты в ослабленным иммунитетом мышей, которым в первую очередь отнести к ленивым природы заболевания. Недавно были ЦОК используется для генерации рак молочной железы 9, рак легких и 10 рак простаты 11 моделей PDX. Эти доказательства правильности концепции исследования введена возможность генерации PDX модели независимо от необходимости хирургического сбора проб. В этой статье мы подробно описать метод для генерации этого нового экспериментальной модели.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эта рукопись описывает метод для генерации моделей рака простаты PDX от ЦОК. Использование ЦОК для генерации PDX Модели имеет несколько потенциальных преимуществ при важных сравнению с существующими методами. Во-первых, доступны коллекция ЦОК из периферической крови позволяе?…
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).
