Geração de paciente com câncer de próstata Derivado modelos de xenotransplante de células tumorais circulantes

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

Paciente xenotransplantes derivados são cada vez mais populares modelos experimentais utilizadas para a investigação do cancro. Eles podem ser usados ​​para a caracterização de biomarcadores e vias biológicas, avaliação pré-clínica da eficácia do medicamento, e criação de avatares para terapias de câncer personalizado ^1,2. Previamente, outros grupos de pesquisa têm desenvolvido modelos PDX quer por implantação ou injecção de suspensões de células tumorais únicas ou explantes de tumores em ratinhos inteiro ¹ imunocomprometidos. Estes PDX modelos exige a recolha cirúrgica do tumor sólido fresco, ascite maligna ou derrame pleural de um paciente submetido a um procedimento cirúrgico que é caro e expõe o paciente a um risco aumentado de morbidade iatrogênica.

Um desenvolvimento recente importante na investigação do cancro tem sido a detecção, isolamento e caracterização de células tumorais circulantes. Estas células tumorais escapar da massa do tumor primário e entra na circulaçãoonde eles desempenham um papel crítico na metástase e recidiva, a causa mais comum de cancro relacionados com a mortalidade ^3. A avaliação e caracterização dos CTC a partir de vários tipos de tumores sólidos forneceram informação clínica para o diagnóstico, prognóstico e monitorização da doença residual ^3. Uma variedade de abordagens actualmente usados ​​dependem tanto nas propriedades físicas, à expressão dos biomarcadores ou as características funcionais do CTC pode ser utilizado para isolar CTC ⁴ eficientemente. Métodos existentes macroescala isolamento CTC incluem centrifugação em gradiente de densidade, de filtração com poros de filtro física e separação contra moléculas da superfície. As metodologias de isolamento mais amplamente utilizados baseiam-se no CTC captura à base de anticorpo da CTC. Tanto a selecção positiva e negativa de marcadores de superfície celular podem ser empregues para isolar CTC partir de sangue periférico. A selecção positiva para a CTC na circulação periférica geralmente usa marcadores epiteliais (por exemplo, que um EpCAM)está expressa em células CTC mas não hematopoiéticas. A desvantagem deste método é que CTC com potencial metastático têm muitas vezes sido submetidos epitelial-mesenquimal-a transição (EMT), que regula negativamente a marcadores de superfície epitelial ^3. A fim de isolar CTC com potencial metastático, uma metodologia de selecção negativa que utiliza o marcador de superfície hematopoiéticas, CD45, para esgotar a população de células normais de leucócitos pode ser utilizado ^5.

O câncer de próstata é o câncer mais comumente diagnosticado e uma das principais causas de mortes relacionadas ao câncer em homens ^6. Os mecanismos de progressão tumoral e agressividade não são completamente compreendidos e, por conseguinte, a geração e caracterização de modelos experimentais que recapitulam a heterogeneidade molecular de cancro da próstata são de interesse significativo. PDX modelos de câncer de próstata têm sido gerado anteriormente pelo enxerto de células cancerosas humanas da próstata em immunocomcamundongos prometidos ^7,8. No entanto, a geração de tais modelos tem sido dificultada pela baixa taxa de enxerto de cancro da próstata em ratinhos imunocomprometidos, a qual é atribuída principalmente à natureza indolente da doença. Recentemente, CTC foram usadas para gerar o cancro da mama ^9, cancro do pulmão e cancro da próstata ^{10 11 modelos} PDX. Estes estudos de prova de conceito introduzido a possibilidade de gerar modelos PDX independente da necessidade de recolha de amostra cirúrgica. Neste artigo vamos descrever em detalhes um método para a geração deste modelo experimental romance.

Protocol

Este protocolo foi realizado em nossa instituição com a aprovação do conselho de ética em pesquisa da instituição e está em conformidade com todas as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano. 1. Recolha de Sangue Periférico de pacientes com câncer de próstata avançado Nota: Selecione os pacientes com câncer de próstata metastático. Obter o consentimento escrito do paciente e registrar características clínicas do…

Representative Results

Este protocolo conduz à geração de modelos de PDX isolados CD45 CTC cancro da próstata negativo. Com base no método de selecção negativa utilizada no nosso protocolo é necessário para excluir as células mortas utilizando DAPI mancha. A percentagem de células CD45 negativas detectada por citometria de fluxo é variável e depende do peso do tumor do paciente (Figura 1A). Coloração de imunofluorescência de células não triados usando CD45 e DAPI (para identificar os núcleos celulares) reve…

Discussion

Este manuscrito descreve um método para a geração de modelos de cancro da próstata a partir de PDX CTC. O uso do CTC para a geração de PDX modelos tem várias vantagens potenciais importantes quando comparado com métodos existentes. Em primeiro lugar, de recolha acessível CTC partir de sangue periférico permite a geração de modelos experimentais a partir do mesmo paciente em diferentes estádios da doença. Em segundo lugar, a colheita de sangue representa um método barato e mais seguro pa…

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