Ex Vivo טיפול תגובה של גידולים ראשוניים ו / או הקשורים גרורות לפרה קלינית וקליני של Therapeutics
Summary
קווים הוקמו סרטן התאים וxenografts היו עמוד התווך של מחקר הסרטן בעשורים האחרונים. עם זאת, הראיות האחרונות עולה כי תגובה לטיפול מושפעת במידה רבה על ידי מייקרו-סביבת התאים הסרטניים. לכן, פיתחנו ניתוח vivo לשעבר של דגימות גידול ראשוניות למטרות פיתוח תרופות.
Abstract
The molecular analysis of established cancer cell lines has been the mainstay of cancer research for the past several decades. Cell culture provides both direct and rapid analysis of therapeutic sensitivity and resistance. However, recent evidence suggests that therapeutic response is not exclusive to the inherent molecular composition of cancer cells but rather is greatly influenced by the tumor cell microenvironment, a feature that cannot be recapitulated by traditional culturing methods. Even implementation of tumor xenografts, though providing a wealth of information on drug delivery/efficacy, cannot capture the tumor cell/microenvironment crosstalk (i.e., soluble factors) that occurs within human tumors and greatly impacts tumor response. To this extent, we have developed an ex vivo (fresh tissue sectioning) technique which allows for the direct assessment of treatment response for preclinical and clinical therapeutics development. This technique maintains tissue integrity and cellular architecture within the tumor cell/microenvironment context throughout treatment response providing a more precise means to assess drug efficacy.
Introduction
פיתוח תרופות לסרטן יעילים הוכיח להיות מאוד מאתגר. קווי סרטן תאים וexplants גידול – כמו גם xenografts היו בשימוש במחקר סרטן ליותר ממחצית המאה 1,2,3. עד כה, הניתוח המולקולרי של רגישות לסמים והתנגדות בשתי שורות תאי הסרטן הוקמו וxenografts המופק מחולה (PDX) הוא הכרחי. עם זאת, הבדיקה של תרכובות בשורות תאי הסרטן שהוקמו לא לעתים קרובות חזויה של יעילות in vivo, ומקביל במחקרי vivo בבעלי חיים, במיוחד בדגמי PDX, זה מאוד יקר וגוזל זמן. המגבלות של מערכות מודל אלה, כלומר חוסר היכולת להודיע על ההשפעה של microenvironment הילידים בהתקדמות גידול ותגובה לאסטרטגיות טיפוליות, הובילו את תחום המחקר לפיתוח שיטות נוספות כדי לשבח ניתוחים אלו. של אחרונים, תשומת לב מוגברת משלמת לכיוון ניתוח vivo לשעבר של קיבת חולהאו explants 4, 5 בשל ההבנה הגדולה יותר שתגובה לטיפול בסרטן אינה בלעדית להרכב המולקולרי הגלום של תאי סרטן, אלא מושפעת במידה רבה על ידי מייקרו-סביבת התאים הסרטניים 6, 7 תכונה שלא יכול להיות סכם על ידי שיטות culturing מסורתיות ו / או PDX. ניתוח Ex vivo בהקשר הנ"ל (כלומר., השפעה של microenvironment תאים הסרטני המקיף הסמוך) מרמזת הערכת סעיפים גידול / גרורות עיקריות קיימא, ולא ניתוח vivo לשעבר של בידודים סלולריים 8, 9.
אנו מדווחים כאן על טכניקת vivo לשעבר (כלומר., קטעים שנחתך בדייקנות טריות רקמה) של שני גידולים הראשוניים המטופל וגרורות קשורות (כלומר, בלוטות לימפה) שנאמנות מודיעה על תגובה (IC50), השפעות מחוץ היעד ומאפשר מולקולריים ניתוח של מנגנוני התנגדות ומשוב. בנוסף, ניתוח מתאם של therapeרגישות / התנגדות utic לעומת פרופיל ביטוי סמן ביולוגי והגנטי יכולה להתבצע במאמץ לזהות חולי סיכוי גבוה יותר להגיב לתרופה הניסיונית של עניין (כלומר., תגובת סמים גבוהה תואמת מטופל עם פרופיל ביולוגי מסוים). יישום של טכניקת vivo לשעבר והערכה באופנה רב פרמטר הוא תנועה לכיוון בחירת מטופלים ושיפור כללי של תוצאות קליניות.
Ex vivo ניתוח תגובה לטיפול יכול להיות כלי סטנדרטי בפיתוח הקליני ופרה קליני של תרופות לסרטן והוא חזה כצעד לקראת גישת רפואה מותאמת אישית באסטרטגיות פיתוח טיפוליות.
Protocol
Representative Results
Discussion
ביולוגים הסרטן מתמודדים עם אתגרים משמעותיים כאשר מנסים לפתח אסטרטגיות טיפוליות יעילות. בדיקת תרופות בפיתוח בשורות תאי הסרטן שהוקמו לא יכולה לשקף באופן מדויק בתגובה vivo ובניסויי vivo על המודלים PDX הן עבודה אינטנסיבית ויקר מאוד. לאור אמור לעיל, היישום של טכניקות vi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank the MSKCC Tissue Procurement Service Team (TPS), specifically, Maria Corazon Mariano, Priscilla McNeil, Anas Idelbi, Daniel Navarrete and Katrina Allen, in all of their efforts in the successful pursuit of this project and funding from the following sources: 5 R21 CA158609-02 and the Conquer Cancer Foundation and the Breast Cancer Research Foundation. In addition, the authors would like to thank Eric Cottington PhD, Vice President of the Office of Research and Project Administration, the Office of Technology Development, Research Outreach and Compliance and RTM Information Systems Support, in the support of the submission of this manuscript.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Vibratome Leica VT1000s | Leica | 14047235613 | |
| UltraPure agarose | Invitrogen | 16500500 | Prepare 4% and 6% before use |
| Injector blade | Ted Pella | 121-4 | |
| MEM with Penicillin + Streptomycin | Media Core Facilities (MSKCC) | The media is prepared at Memorial Sloan Kettering Cancer Center | |
| Scalpel no. 10 | Thermo Scientific | 31-200-32 | |
| Disposable forceps | Cole-Parmer | 84011182 | |
| Embedding mold | Electron Microscopy Science | 70181 | |
| FBS (heat inactivated) | Gemini | 100106 | |
| 24 well plates | Corning | 3524 | |
| Formalin (10%) | Sigma Diagnostics | SDHT501128 | |
| 16% Formaldehyde solution | Thermo Scientific | 28908 | |
| Embedding microsettes | Simport | M503-2 | |
| Ethanol (70%) | Fisher Scientific | A405P-4 | |
| Waterbath | Fisher Scientific | 15-462-2SQ | |
| Microwave | General Electric | ModelJES2051DNBB | |
| Adhesive (Ethyl Cyanoacrylate) | Sigma-Aldrich | E1505-5G | |
| 10mm dishes | BD Falcon | 353003 | |
| 15ml tubes | BD Falcon | 352096 |
Riferimenti
- Abercrombie, M., Ambrose, E. J. Interference Microscope Studies of Cell Contacts in Tissue Culture. Experimental Cell Research. 15 (58), 332-345 (1958).
- Coriell, L. L., McAllister, R. M., Wagner, B. M. Criteria for Determining Malignancy in Tissue-Culture Cell Lines in the Albino Rat. New York Academy of Science. 5, 351-355 (1957).
- Paul, J. The Cancer Cell in Vitro: A Review. Ricerca sul cancro. 22, 431-440 (1962).
- Dean, J. L., et al. Therapeutic response to CDK4/6 inhibition in breast cancer defined by ex vivo analysis of human tumors. Cell Cycle. 11 (14), 2756-2761 (2012).
- Bray, K., et al. Bcl-2 Modulation to Activate Apoptosis in Prostate Cancer. Molecular Cancer Research. 7 (9), 1487-1496 (2009).
- Quail, D. F., Joyce, J. A. Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis. Nature Medicine. 19 (11), 1423-1437 (2013).
- Nakasone, E. S., et al. Imaging Tumor-Stroma Interactions during Chemotherapy Reveals Contributions of the Microenvironment to Resistance. Cancer Cell. 21, 488-503 (1016).
- Shi, Y., Hogue, J., Dixit, D., Koh, J., Olson, J. A. Functional and genetic studies of isolated cells from parathyroid tumors reveal the complex pathogenesis of parathyroid neoplasia. PNAS. 111 (8), 3092-3097 (2014).
- Vidal, S. J., et al. Isolation of cancer stem cells from human prostate cancer samples. J. Vis. Exp. (85), e51332 (2014).
- Wanping, X., Neckers, L. Targeting the Molecular Chaperone Heat Shock Protein 90 Provides a Multifaceted Effect on Diverse Cell Signaling of Cancer Cells. Clinical Cancer Research. 13, 1625-1629 (2007).
- Moulick, K., et al. Affinity-based proteomics reveal cancer-specific networks coordinated by Hsp90. Nature Chemical Biology. 7 (11), 818-826 (1038).
- Alpaugh, M. L., Tomlinson, J. S., Ye, Y., Barsky, S. H. Relationship of sialyl-Lewis(x/a) underexpression and E-cadherin overexpression in the lymphovascular embolus of inflammatory breast cancer. American Journal of Pathology. 161 (2), 619-628 (2002).
- Chu, K., Boley, K. M., Moraes, R., Barsky, S. H., Robertson, F. M. The paradox of E-cadherin: role in response to hypoxia in the tumor microenvironment and regulation of energy metabolism. Oncotarget. 4 (3), 446-462 (2013).
- Vaira, V., et al. Preclinical model of organotypic culture for pharmacodynamic profiling of human tumors. PNAS. 107 (18), 8352-8356 (2010).
- Centenera, M. M., Raj, G. V., Knudsen, K. E., Tilley, W. D., Butler, L. M. Ex vivo culture of human prostate tissue and drug development. Nature Reviews Urology. 10, 483-487 (2013).
- Jhaveri, K., et al. Heat shock protein 90 inhibitors in the treatment of cancer: current status and future directions. Expert Opinion on Investigational Drugs. 5, 611-628 (2014).
- Gerecitano, J. F., et al. Using 124-PU-H71PET imaging to predict intratumoral concentration in patients on a phase I trial of PU-H71. Journal of Clinical Oncology. 31, 11076-11 (2013).
- Yildiz-Aktas, I., Dabbs, D. J., Bhargava, R. The effect of cold ischemic time on the immunohistochemical evaluation of estrogen receptor, progesterone receptor, and HER2 expression in invasive breast carcinoma. Modern Pathology. 25, 1098-1105 (2012).
