Établissement et caractérisation de modèles de xénogreffe dérivés de patients de carcinome anaplasique de la thyroïde et de carcinome épidermoïde de la tête et du cou

Summary

Le présent protocole établit et caractérise un modèle de xénogreffe (PDX) dérivé du patient du carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) et du carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC), car les modèles PDX deviennent rapidement la norme dans le domaine de l’oncologie translationnelle.

Abstract

Les modèles de xénogreffe dérivée du patient (PDX) préservent fidèlement les caractéristiques histologiques et génétiques de la tumeur primaire et maintiennent son hétérogénéité. Les résultats pharmacodynamiques basés sur les modèles PDX sont fortement corrélés à la pratique clinique. Le carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) est le sous-type le plus malin de cancer de la thyroïde, avec un fort caractère invasif, un mauvais pronostic et un traitement limité. Bien que le taux d’incidence de l’ATC ne représente que 2% à 5% du cancer de la thyroïde, son taux de mortalité atteint 15% à 50%. Le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) est l’une des tumeurs malignes de la tête et du cou les plus courantes, avec plus de 600 000 nouveaux cas dans le monde chaque année. Ici, des protocoles détaillés sont présentés pour établir des modèles PDX de l’ATC et du HNSCC. Dans ce travail, les facteurs clés influençant le taux de réussite de la construction du modèle ont été analysés et les caractéristiques histopathologiques ont été comparées entre le modèle PDX et la tumeur primaire. De plus, la pertinence clinique du modèle a été validée en évaluant l’efficacité thérapeutique in vivo de médicaments représentatifs utilisés cliniquement dans les modèles PDX construits avec succès.

Introduction

Le modèle PDX est un modèle animal dans lequel le tissu tumoral humain est transplanté chez des souris immunodéficientes et se développe dans l’environnement fourni par les souris¹. Les modèles traditionnels de lignées cellulaires tumorales présentent plusieurs inconvénients, tels que le manque d’hétérogénéité, l’incapacité à conserver le microenvironnement tumoral, la vulnérabilité aux variations génétiques lors de passages in vitro répétés et la mauvaise application clinique ^2,3. Les principaux inconvénients des modèles animaux génétiquement modifiés sont la perte potentielle des caractéristiques génomiques des tumeurs humaines, l’introduction de nouvelles mutations inconnues et la difficulté d’identifier le degré d’homologie entre les tumeurs de souris et les tumeurs humaines⁴. En outre, la préparation de modèles animaux génétiquement modifiés est coûteuse, prend du temps et est relativement inefficace⁴.

Le modèle PDX présente de nombreux avantages par rapport aux autres modèles tumoraux en termes de reflet de l’hétérogénéité tumorale. Du point de vue de l’histopathologie, bien que la contrepartie de la souris remplace le stroma humain au fil du temps, le modèle PDX préserve bien la structure morphologique de la tumeur primaire. De plus, le modèle PDX conserve l’identité métabolomique de la tumeur primaire pendant au moins quatre générations et reflète mieux les interrelations complexes entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, ce qui le rend unique dans la simulation de la croissance, des métastases, de l’angiogenèse et de l’immunosuppression du tissu tumoral humain ^5,6,7. Aux niveaux cellulaire et moléculaire, le modèle PDX reflète avec précision l’hétérogénéité inter- et intra-tumorale des tumeurs humaines, ainsi que les caractéristiques phénotypiques et moléculaires du cancer d’origine, y compris les profils d’expression génique, le statut de mutation, le nombre de copies, la méthylation de l’ADN et la protéomique ^8,9. Les modèles PDX avec des passages différents ont la même sensibilité au traitement médicamenteux, ce qui indique que l’expression génique des modèles PDX est très stable^10,11. Des études ont montré une excellente corrélation entre la réponse du modèle PDX à un médicament et les réponses cliniques des patients à ce médicament^12,13. Par conséquent, le modèle PDX est devenu un puissant modèle de recherche préclinique et translationnelle, en particulier pour le dépistage de médicaments et la prédiction du pronostic clinique.

Le cancer de la thyroïde est une tumeur maligne courante du système endocrinien et une tumeur maligne humaine qui a montré une augmentation rapide de l’incidence au cours des dernières années¹⁴. Le carcinome anaplasique de la thyroïde (ATC) est le cancer de la thyroïde le plus malin, avec une survie médiane des patients de seulement 4,8 mois¹⁵. Bien que seule une minorité de patients atteints d’un cancer de la thyroïde reçoivent un diagnostic d’ATC chaque année en Chine, le taux de mortalité est proche de 100%^16,17,18. L’ATC se développe généralement rapidement et envahit les tissus adjacents du cou ainsi que les ganglions lymphatiques cervicaux, et environ la moitié des patients ont des métastases à distance^19,20. Le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) est le sixième cancer le plus fréquent dans le monde et l’une des principales causes de décès par cancer, avec environ 600 000 personnes souffrant de HNSCC chaque année^21,22,23. HNSCC comprend un grand nombre de tumeurs, y compris celles du nez, des sinus, de la bouche, des amygdales, du pharynx et du larynx²⁴. L’ATC et le HNSCC sont deux des principales tumeurs malignes de la tête et du cou. Afin de faciliter le développement de nouveaux agents thérapeutiques et de traitements personnalisés, il est nécessaire de développer des modèles animaux précliniques robustes et avancés tels que les modèles PDX d’ATC et de HNSCC.

Cet article présente des méthodes détaillées pour établir le modèle PDX sous-cutané de l’ATC et du HNSCC, analyse les facteurs clés affectant le taux de prise tumorale dans la construction du modèle et compare les caractéristiques histopathologiques entre le modèle PDX et la tumeur primaire. Pendant ce temps, dans ce travail, des tests pharmacodynamiques in vivo ont été effectués en utilisant les modèles PDX construits avec succès afin de valider leur pertinence clinique.

Protocol

Toutes les expériences sur les animaux ont été réalisées conformément aux directives et protocoles de l’Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care approuvés par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’hôpital de Chine occidentale de l’Université du Sichuan. Des souris immunodéficientes NOD-SCID âgées de 4 à 6 semaines (des deux sexes) et des souris nues Balb/c femelles âgées de 4 à 6 semaines ont été utilisées pour la présente étude. Les…

Representative Results

Au total, 18 échantillons de cancer de la thyroïde ont été transplantés et cinq modèles PDX de cancer de la thyroïde ont été construits avec succès (taux de prise tumorale de 27,8%), dont quatre cas de cancers de la thyroïde indifférenciés et un cas de cancer anaplasique de la thyroïde. La corrélation entre le taux de réussite de la construction du modèle et l’âge, le sexe, le diamètre de la tumeur, le grade tumoral et la différenciation ont été analysés. Bien que le taux de réussite du modèle …

Discussion

Cette étude a permis d’établir avec succès les modèles PDX sous-cutanés de l’ATC et du HNSCC. Il y a de nombreux aspects à prendre en compte lors du processus de construction du modèle PDX. Lorsque le tissu tumoral est séparé du patient, il doit être mis dans la glacière et envoyé au laboratoire pour inoculation dès que possible. Une fois que la tumeur arrive au laboratoire, l’opérateur doit faire attention au maintien d’un champ stérile et pratiquer des procédures aseptiques. Pour les échantillo…

Materials

2.4 mm x 2.0 mm trocar	Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd	18-9065
Balb/c nude mice	Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.	401
Biosafety cabinet	Suzhou Antai	BSC-1300IIA2
Blade	Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd	18-0823
Centrifuge tube	Corning	430791/430829
Cryopreservation tube	Chengdu Dianrui Experimental Instrument Co., Ltd	/
Custodiol HTK-Solution	Custodiol	2103417
Dimethyl sulfoxide(DMSO)	SIGMA-ALORICH	D5879-500mL
Electronic balance	METTLER	ME104
Electronic digital caliper	Chengdu Chengliang Tool Group Co., Ltd	0-220
fetal bovine serum(FBS)	VivaCell	C04001-500
IBM SPSS Statistics 26	IBM
Ketamine	Jiangsu Zhongmu Beikang Pharmaceutical Co., Ltd	100761663
Lenvatinib	ApexBio	A2174
NOD SCID immunodeficient mice	Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.	406
Pen-Strep Solution	Biological Industries	03-03101BCS
Petri dish	WHB	WHB-60/WHB-100
Saline	Sichuan Kelun	W220051705
Scissor	Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd	18-0110
Tweezer	Shenzhen Huayang Biotechnology Co., Ltd	18-1241
Vet ointment	Pfizer Inc.	P10015353
Xylazine	Dunhua Shengda Animal Medicine Co., Ltd	070031777