Desenvolvimento e manutenção de um tumor do paciente pré-clínica Derivado Xenoenxerto Modelo de Investigação de Novel Anti-Cancer Therapies
Summary
Utilizando tumores derivados do paciente em um modelo pré-clínico subcutânea é uma excelente maneira de estudar a eficácia de novas terapias, a descoberta de biomarcadores preditivos, e vias resistentes aos medicamentos. Este modelo, no processo de desenvolvimento de medicamentos, é essencial para determinar o destino de muitas terapias anti-cancro novos antes da investigação clínica.
Abstract
Patient derived tumor xenograft (PDTX) models provide a necessary platform in facilitating anti-cancer drug development prior to human trials. Human tumor pieces are injected subcutaneously into athymic nude mice (immunocompromised, T cell deficient) to create a bank of tumors and subsequently are passaged into different generations of mice in order to maintain these tumors from patients. Importantly, cellular heterogeneity of the original tumor is closely emulated in this model, which provides a more clinically relevant model for evaluation of drug efficacy studies (single agent and combination), biomarker analysis, resistant pathways and cancer stem cell biology. Some limitations of the PDTX model include the replacement of the human stroma with mouse stroma after the first generation in mice, inability to investigate treatment effects on metastasis due to the subcutaneous injections of the tumors, and the lack of evaluation of immunotherapies due to the use of immunocompromised mice. However, even with these limitations, the PDTX model provides a powerful preclinical platform in the drug discovery process.
Introduction
O câncer colorretal (CRC) é um contributo significativo para as mortes por câncer nos Estados Unidos. Em 2015, havia uma estimativa de 132,700 novos casos de CRC com 49.700 mortes 1. Embora o prognóstico em pacientes com doença localizada é excelente, os pacientes com doença avançada tem resultados pobres, tornando esta uma das principais prioridades no desenvolvimento de novas terapias. Apesar padrão de esquemas quimioterápicos cuidados e produtos biológicos mais recentes que são implantados contra esta doença, houve apenas um aumento incremental na sobrevida global. Deste modo, existe um esforço significativo na compreensão dos percursos do controlador envolvidos na facilitação do crescimento do tumor nesta doença. O Cancer Genome Atlas rede recentemente identificados numerosos caminhos principais que estão implicados no CRC desregulação e incluem: WNT, fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K), RAS, factor de crescimento transformante-β (TGF- β) e TP53 2. Juntos, com as investigações descrever otos caminhos que potenciam o crescimento no CRC ter inflamado o desenvolvimento de novas terapias que visem melhorar significativamente a sobrevivência nesta população de pacientes 3-5. Utilizando modelos pré-clínicos no desenvolvimento de medicamentos de oncologia têm sido essenciais neste processo em predizer a atividade clínica destes novos compostos.
Vários modelos pré-clínicos têm sido utilizados no processo de desenvolvimento de drogas. Considerando-se que pré-clínicos e modelos animais transgénicos linhas de células imortalizadas não têm tido sucesso na determinação da actividade clínico de novas terapias de oncologia, em grande parte devido à sua incapacidade para reflectir a complexidade de tumores humanos, os modelos derivados de xenoenxerto de tumor do paciente (PDTX) foram estabelecidas. A maior vantagem deste modelo é que a heterogeneidade do tumor permanece intacta e reflete de perto as características moleculares e clonalidade de tumor do paciente 6-9 originários. Modelos PDTX fornecer uma excelente in vivoplataforma pré-clínico para estudar novos agentes, vias de resistência a drogas, estratégias de combinações, e da biologia de células-tronco do câncer 10.
Uma visão geral do processo PDTX é ilustrado na Figura 1. Ela começa na clínica, consentindo pacientes para permitir que alguns dos seus tecidos do tumor em excesso para ser usada para esta pesquisa. Em seguida, no momento da cirurgia, um pedaço do tumor é extrapolados por um patologista e colocados em meios de comunicação para ser transportados para o pessoal de investigação. Imediatamente depois disto, uma secção do tumor é cortado em pequenos pedaços e transplantadas em ratinhos imunodeficientes subcutaneamente. Uma vez que o tumor cresce, ele é passadas para gerações diferentes de ratinhos, a fim de manter o tumor 10. Tipicamente, após a geração F3 o tumor pode ser expandido para um estudo de tratamento em que os novos compostos e / ou terapias de combinações são avaliadas. Utilizando Next Gen Seq (exome Seq, RNA Seq e SNP array) potenciais biomarcadores preditivos são descobrirEd que ajudar na selecção de pacientes que podem derivar beneficiar de um tratamento em particular.
Os objectivos globais do uso de modelos PDTX são: 1) avaliar a eficácia de novas terapias como agente único ou em combinação e 2) identificar biomarcadores preditivos de sensibilidade ou resistência antes da investigação clínica. Neste artigo, nós fornecemos a metodologia na iniciação e manutenção de um banco CRC PDTX e proporcionar as vantagens e as limitações deste modelo na descoberta desenvolvimento de medicamentos.
Figura 1. Visão geral do CRC PDTX Protocolo Modelo. Um tumor derivado do paciente é recebido de uma cirurgia e imediatamente injetadas em ratos pelados atímicos por via subcutânea. Uma vez que o tumor cresce, ela é expandido em gerações subseqüentes e eventualmente ampliado para estudos de tratamento. respo tratamentoNSES são avaliados e biomarcadores preditivos são identificados que podem ajudar na seleção dos pacientes. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Protocol
Representative Results
Discussion
A plataforma de descoberta de medicamentos PDTX oferece um modelo melhorado para as deficiências de outros modelos pré-clínicos que não são confiáveis na previsão de atividade clínica de novos compostos. Importante, tumores neste modelo são biologicamente estável, reter potencial metastático, e exibem a capacidade de resposta droga semelhante de geração em geração. Neste modelo, derivado do paciente tumores são injectados em ratinhos nus atímicos, passadas, e subsequentemente usados na avali…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grant 1R01CA152303-01.
Materials
| RPMI or DMEM | Corning | 10-040-CV | |
| Penicillin-Streptomycin | Corning | 30-002-CI | |
| Non-essential Amino Acids | Corning | 25-025-CI | |
| Fetal Bovine Serum | Corning | 35-010-CV | Thaw in -4 °C, then activate for 30 minutes at 60 °C water bath |
| CPT blood tube | BD vacutainer | 362761 | |
| Microcentrifuge tube | Surelock | A-7002 | |
| Phospate-Buffered Saline | Corning | 21-040-CV | |
| Cyrogenic vials | Cyroking | C0732901 | |
| Plastic tumor cutting dish | Trueline | TR4001 | |
| Scissors | Roboz | RS-5881 | |
| Forceps | Roboz | RS-5135 | |
| Matrigel (gelatinous protein mixture) | Corning | 354234 | Store at -20 or -80 °C, then thaw on ice, do not leave at room temperature |
| 10% Formalin cups | Protocol | 032-059 | |
| Liquid Nitrogen Dewar Storage | Thermolyne | CY50900 | |
| Portable liquid nitrogen dewar | Nalgene | 4150-2000 | |
| Dimethyl Sulfoxide | Fischer | 67-68-5 | |
| Freezing container: Mr Frosty | Nalgene | 5100-0001 | |
| Isopropyl Alcohol | Decon | 64-17-5 | |
| Trocars | Innovative Research of America | MP-182 | |
| Anesthesia machine | Patterson Veterinary | none | |
| Anesthesia box | Patterson Veterinary | none | |
| Isoflurane | Vet one | 1038005 | |
| F-Air Canister | Bickford Omnicon | 80120 | |
| Meloxicam | Vet one | 5182-90C | |
| Calipers | Fowler | 54-100-167 | |
| Weight scale | Ohaus | Scout Pro SP601 |
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