Generación del paciente con cáncer de próstata Derivado modelos de xenoinjertos de células tumorales 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 xenoinjertos derivados son modelos experimentales cada vez más populares utilizados para la investigación del cáncer. Pueden ser utilizados para la caracterización de biomarcadores y vías biológicas, la evaluación pre-clínica de la eficacia del fármaco, y la creación de avatares para terapias contra el cáncer personalizados ^1,2. Anteriormente, otros grupos de investigación han desarrollado modelos PDX ya sea mediante la implantación o la inyección de suspensiones de células tumorales individuales o explantes tumorales en ratones inmunocomprometidos conjunto ^1. Estos PDX modelos requieren colección quirúrgica del tumor sólido fresca, ascitis maligna o derrame pleural de un paciente sometido a un procedimiento quirúrgico que es costoso y expone al paciente a un mayor riesgo de morbilidad iatrogénica.

Un reciente desarrollo significativo en la investigación del cáncer ha sido la detección, aislamiento y caracterización de células tumorales circulantes. Estas células tumorales escapan de la masa del tumor primario y entran en la circulacióndonde juegan un papel crítico en la metástasis y la recaída, la causa más común de cáncer de la mortalidad relacionada ^3. La evaluación y caracterización de CTC de varios tipos de tumores sólidos han proporcionado información clínica para el diagnóstico, el pronóstico y el seguimiento de la enfermedad residual ^3. Una variedad de enfoques que se utilizan actualmente que dependen de cualquiera de las propiedades físicas, la expresión de biomarcadores, o características funcionales de las CTC se puede utilizar para aislar de manera eficiente CTC ^4. Métodos existentes macroescala de aislamiento CTC incluyen centrifugación en gradiente de densidad, filtración físico con poros del filtro y la separación contra moléculas de la superficie. Las metodologías de aislamiento CTC más utilizados se basan en la captura basada en anticuerpos de los CTC. Tanto selección positiva y negativa de los marcadores de la superficie celular puede emplearse para aislar CTC partir de sangre periférica. La selección positiva para las CTC en la circulación periférica utiliza comúnmente marcadores epiteliales (por ejemplo, EpCAM), que unare expresado en los CTC, pero las células no hematopoyéticas. La desventaja de este método es que las CTC con potencial metastásico a menudo han sido objeto de epitelio-mesenquimal transición (EMT), que regula a la baja marcadores de superficie ³ epiteliales. Con el fin de aislar las CTC con potencial metastásico, una metodología de selección negativa que emplea el marcador de superficie hematopoyético, CD45, para agotar la población celular normal de leucocitos se puede utilizar ^5.

El cáncer de próstata es el cáncer más comúnmente diagnosticado y la principal causa de muerte por cáncer en los hombres ^6. Los mecanismos de la progresión del tumor y la agresividad no se conocen y por lo tanto la generación y caracterización de modelos experimentales que recapitular la heterogeneidad molecular de cáncer de próstata son de gran interés. Modelos PDX de cáncer de próstata han sido generada previamente por injerto de células de cáncer de próstata humanos en immunocomratones prometidos ^7,8. Sin embargo la generación de tales modelos se ha visto obstaculizada por la baja tasa de injerto de cáncer de próstata en ratones inmunocomprometidos, que se atribuye principalmente a la naturaleza indolente de la enfermedad. Recientemente, las CTC se han utilizado para generar el cáncer de mama ^9, cáncer de pulmón y cáncer de próstata ^{10 11 modelos} PDX. Estos estudios de prueba de concepto introducido la posibilidad de generar PDX modelos independientes de la necesidad de la recolección de la muestra quirúrgica. En este artículo se describe con detalle un método para la generación de este nuevo modelo experimental.

Protocol

Este protocolo se ha realizado en nuestra institución con la aprobación del comité de ética de investigación institucional y cumple con todas las directrices institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano. 1. Recolección de sangre periférica de pacientes con cáncer de próstata avanzado Nota: Seleccione pacientes con cáncer de próstata metastásico. Obtener el consentimiento escrito del paciente y registrar las características cl?…

Representative Results

Este protocolo dará lugar a la generación de modelos de PDX aislados CD45 próstata negativa CTC cancerosas. Basado en el método de selección negativa utilizado en nuestro protocolo es necesario para excluir las células muertas usando DAPI mancha. El porcentaje de células CD45 negativas detectado por citometría de flujo es variable y depende de la carga del tumor del paciente (Figura 1A). La tinción inmunofluorescente de células no clasificadas utilizando CD45 y DAPI (para identificar los núcl…

Discussion

Este manuscrito describe un método para la generación de modelos de cáncer de próstata a partir de PDX CTC. El uso de CTC para la generación de PDX modelos tiene varias ventajas potenciales importantes en comparación con los métodos existentes. En primer lugar, la colección accesible de CTC de la sangre periférica permite la generación de modelos experimentales del mismo paciente en diferentes estadios de la enfermedad. En segundo lugar, la recogida de sangre representa un método más segur…

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