Быстрый процесс скрининга для определения потенциальной комбинированной терапии GBM с использованием стволовых клеток глиомы, полученных от пациента
Summary
Стволовые клетки глиомы (GSC) представляют собой небольшую часть раковых клеток, которые играют важную роль в инициации опухоли, ангиогенезе и лекарственной устойчивости при глиобластоме (GBM), наиболее распространенной и разрушительной первичной опухоли головного мозга. Наличие ГСК делает GBM очень рефрактерным к большинству отдельных целевых агентов, поэтому для выявления потенциальных эффективных комбинированных терапевтических средств требуются высокопроизводительный скрининг. Протокол описывает простой рабочий процесс, позволяющий быстро проводить скрининг потенциальной комбинированной терапии с синергетическим взаимодействием. Общие этапы этого рабочего процесса состоят из установления ГСК, помеченных люциферазой, подготовки пластин с матригелевым покрытием, скрининга комбинированных препаратов, анализа и проверки результатов.
Abstract
Стволовые клетки глиомы (GSC) представляют собой небольшую часть раковых клеток, которые играют важную роль в инициации опухоли, ангиогенезе и лекарственной устойчивости при глиобластоме (GBM), наиболее распространенной и разрушительной первичной опухоли головного мозга. Наличие ГСК делает GBM очень рефрактерным к большинству отдельных целевых агентов, поэтому для выявления потенциальных эффективных комбинированных терапевтических средств требуются высокопроизводительный скрининг. Протокол описывает простой рабочий процесс, позволяющий быстро проводить скрининг потенциальной комбинированной терапии с синергетическим взаимодействием. Общие этапы этого рабочего процесса состоят из установления ГСК, помеченных люциферазой, подготовки пластин с матригелевым покрытием, скрининга комбинированных препаратов, анализа и проверки результатов.
Introduction
Глиобластома (ГБМ) является наиболее распространенным и агрессивным типом первичной опухоли головного мозга. В настоящее время общая выживаемость пациентов с ГБМ, получивших максимальное лечение (сочетание хирургического вмешательства, химиотерапии и лучевой терапии), по-прежнему короче 15 месяцев; поэтому срочно необходимы новые и эффективные методы лечения ГБМ.
Наличие стволовых клеток глиомы (GSC) в GBM представляет собой значительную проблему для традиционного лечения, поскольку эти стволовые клетки играют ключевую роль в поддержании микроокружения опухоли, лекарственной устойчивости и рецидива опухоли1. Таким образом, нацеливание на ГСК может быть многообещающей стратегией для лечения ГБМ2. Тем не менее, основным недостатком эффективности препарата при ГБМ является его гетерогенетическая природа, включая, но не ограничиваясь, разницей в генетических мутациях, смешанных подтипах, эпигенетической регуляции и микроокружении опухоли, что делает их очень рефрактерными для лечения. После многих неудачных клинических испытаний ученые и клинические исследователи поняли, что таргетная терапия с одним агентом, вероятно, не способна полностью контролировать прогрессирование высоко гетерогенных видов рака, таких как GBM. Принимая во внимание, что тщательно отобранные комбинации лекарств были одобрены для их эффективности путем синергетического усиления эффекта друг друга, обеспечивая тем самым многообещающее решение для лечения ГБМ.
Хотя существует много способов оценки лекарственно-лекарственного взаимодействия лекарственной комбинации, таких как CI (комбинированный индекс), HSA (самый высокий одиночный агент) и значения Bliss и т. Д.3,4,эти методы расчета обычно основаны на комбинациях нескольких концентраций. Действительно, эти методы могут обеспечить утвердительную оценку лекарственного взаимодействия, но могут быть очень трудоемкими, если они применяются при высокопроизводительном скрининге. Чтобы упростить процесс, был разработан процесс скрининга для быстрого выявления потенциальных комбинаций лекарств, которые ингибируют рост ГСК, полученных из хирургических биопсий пациента GBM. Индекс чувствительности (СИ), который отражает разницу ожидаемого комбинированного эффекта и наблюдаемого комбинированного эффекта, был введен в этот метод для количественной оценки синергетического эффекта каждого лекарственного средства, поэтому потенциальные кандидаты могут быть легко идентифицированы по рейтингу СИ. Между тем, этот протокол демонстрирует пример скрининга для идентификации потенциального кандидата (кандидатов), который может синергизировать эффект антиглиомы с темозоломидом, химиотерапией первой линии для лечения GBM, среди 20 малых молекулярных ингибиторов.
Protocol
Representative Results
Discussion
В настоящем исследовании был описан протокол, который может быть применен для идентификации потенциальной комбинированной терапии ГБМ с использованием ГСК, полученных от пациента. В отличие от стандартной метрической модели синергии/аддитивности, такой как методы Loewe, BLISS или HSA, был и?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Национальный фонд естественных наук Китая (81672962), Фонд программы инновационной команды провинции Цзянсу и Фонд совместных ключевых проектов Юго-Восточного университета и Нанкинского медицинского университета за их поддержку.
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. | |||
References
- 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. Recherche en cancérologie. 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).
