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Abstract
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암 연구학

乳癌の前臨床モデルとしての乳房腫瘍の移植性

Published: May 18, 2020
doi:
10.3791/61173
, , , , ,
1Department of Molecular and Cellular Biology,Baylor College of Medicine, 2Lester and Sue Smith Breast Center,Baylor College of Medicine, 3Dan L. Duncan Cancer Center,Baylor College of Medicine

Summary

患者由来異種移植片(PDX)モデルおよび移植可能な遺伝子組み換えマウスモデルは、ヒト疾患を忠実に再現し、基礎的および翻訳的な乳癌研究のための好ましいモデルである。ここで、乳房腫瘍断片を乳腺脂肪パッドに整形移植して腫瘍生物学を研究し、薬物反応を評価する方法について説明する。

Abstract

腫瘍の不均一性と治療応答を忠実に再現する前臨床モデルは、トランスレーショナル乳癌研究にとって重要です。不死化細胞株は、分子機構を研究するために成長し、遺伝的に改変しやすいが、細胞培養からの選択的圧力はしばしば時間の経過とともに遺伝的およびエピジェネティックな変化をもたらす。患者由来の異種移植片(PDX)モデルは、ヒト乳房腫瘍の異質性および薬物反応を忠実に再現する。PDXモデルは、乳房腫瘍生物学および薬物応答の調査を容易にする整形移植後の比較的短い待ち時間を示す。移植可能な遺伝子操作されたマウスモデルは、乳房腫瘍免疫の研究を可能にする。現在のプロトコルは、乳房腫瘍断片を乳腺脂肪パッドに整所的に移植し、続いて薬物治療を行う方法を説明している。これらの前臨床モデルは、乳房腫瘍生物学、薬物反応、バイオマーカー発見および薬剤耐性のメカニズムを調査するための貴重なアプローチを提供する。

Introduction

乳癌による死亡の大部分は、従来の治療法1,2に耐性のある再発性疾患に起因する可能性がある。乳癌の腫瘍間および腫瘍内不均一性は、治療抵抗に寄与する。さらに、腫瘍の不均一性は、正確な予後に影響を及ぼし、疾患管理に挑戦する3、4.応答の予測バイオマーカーの同定は、乳癌患者の臨床転帰を有意に改善する。ほとんどの乳癌タイプは免疫療法に反応しない可能性が高い免疫学的に「冷たい」腫瘍であるにもかかわらず、免疫チェックポイント阻害剤は臨床試験2,5で約束を示している。例えば、第III相試験は、アテゾリズマブ(PD-L1に対するモノクローナル抗体)とナブパクリタキセルを組み合わせた予備的証拠を示し、≥1%PD-L1染色6を有する腫瘍におけるナブ・パクリタキセル単独と比較して全体的な生存利益を提供し得る。乳房腫瘍を免疫療法に感作する治療法の開発は、治療レジメンに革命をもたらす。

ヒト乳癌の不均一性と薬物反応を忠実に再現する前臨床モデルは、腫瘍生物学を研究し、標的治療の潜在的なバイオマーカーを同定するために重要である。不死化細胞株は、これらの細胞株が成長しやすく、分子機構を研究するために遺伝的に改変することが容易であるため、乳癌研究に広く使用されています。しかし、インビトロでの長期細胞培養からの選択的な圧力のために、遺伝的ドリフトが経つにつれて起こり、乳癌細胞株は原発性乳房腫瘍7、8、9における収差とは異なる細胞株特異的ゲノム変化を運ぶ可能性がある。

患者由来異種移植片(PDX)腫瘍塊は、ヒト疾患の異質性を再現することができ、起源の腫瘍10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22に組織学的および免疫組織学的に類似している 、23,24,25,26,27,28,29.重要なことに、PDXモデルは、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22によって証明されるように、複数の移植にわたって典型的に安定である、23,24,25,26,27,28,29.PDXモデルは、臨床的に観察されたものに匹敵する治療応答を示す10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25、26、27 、28、29。エストロゲン受容体陽性(ER+)、プロゲステロン受容体陽性(PR+)、上皮成長因子2陽性(ERBB2+、HER2+)およびトリプルネガティブ乳癌(TNBC)PDXモデルが確立されており、内分泌、化学、標的療法を試験するための優れたプラットフォームを提供する。しかし、現在のPDXモデルの主な注意点の1つは、マウスの機能的免疫系の欠如である。

Trp53ホモ接合性ヌル、cMyc、Wnt1、PyMT、またはHer2過剰発現モデルなどの遺伝子組み換えマウスモデル(GEMM)は、無傷の免疫系の文脈における自発的な腫瘍開始、進行および転移の研究を可能にする。しかし、腫瘍の遅延は長く、複数の腕30、31で前臨床試験を行うことは困難です。しかし、GEMMをシンジニック宿主体に移植して、ヒト腫瘍32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、42、44、45を密接に再現する腫瘍を十分な数の腫瘍を生成することができる。 46,47,48,49,50,51,52 ,53,54,55.例えば、p53-null BALB/cマウスからの乳腺上皮を、同種性野生型レシピエントマウスのクリアされた脂肪パッドに移植して原発性腫瘍を形成し、これはさらに同系宿主56,57に移植することができる。p53-ヌル腫瘍は、ヒト腫瘍の異なるサブタイプを再現した。

PDXモデルと移植可能なGEMMの組み合わせは、乳房腫瘍生物学、薬物応答および抗腫瘍免疫を調査するための貴重な前臨床ツールを提供する。現在のプロトコルでは、マウス乳腺脂肪パッドへのPDXおよびGEMM腫瘍断片の異所移植の方法が記載されている。これらのモデルは、シリアル通路に適しており、通常は安定した表現型を保持します。経時経過を越えて遺伝的ドリフトまたは異種性の喪失のリスクを軽減するために、生物学的または形態学的変化が経時29、58に観察される場合には、その後の移植のために、複数の組織断片が各通路で凍結保存される。

Protocol

動物を使用するすべてのプロトコルは、制度的動物管理使用委員会(IACUC)によって審査され、承認されています。腫瘍断片は、約1〜2mm3の大きさで、ベイラー医科大学の患者由来ゼノグラフトおよびアドバンスト・イン・ビボ・モデルズ・コアから得られた凍結ストックから得られた。 1. 凍結保存乳腺腫瘍の移植のための調製 液体窒素から37°Cの水浴に腫?…

Representative Results

図1 は、装具(図1A)と、交位移植の主要な手順(図1B)を示しています。 図2 は、移植PDX腫瘍(MC1)の特徴を示す。MC1モデルの腫瘍断片(1mm3)をSCID/ベージュマウスの#4脂肪パッドに移植した。1か月後、平均腫瘍サイズは約350mm3に達した。腫瘍容積…

Discussion

動物間の腫瘍増殖の変動を減らすためには、移植のために腫瘍組織を1mm3 断片に切断することが重要である。軟組織を成長させるモデルは作業が難しく、腫瘍断片を少し大きく切る必要がある(1-2 mm3)。乳脂肪パッドポケットに組織を配置する場合は、これは複数の小さな腫瘍または奇妙な形の腫瘍をもたらすので、複数の部分に組織を分割しないように注意してください。

…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、国立衛生研究所(R37CA228304とR01HL146642からXi Chen、CA148761からジェフリーM)によってサポートされました。 ローゼン、米国国防総省(W81XWH-19-1-0524から西陳へ、W81XWH-19-1-0035からXiangdong Lv)、アメリカ癌学会(RSG-18-181-01-TBEからXi Chen)、癌予防研究所(RR150009 CPRIT研究学者)、チ・シー賞を受賞 ベイラー医科大学の患者由来ゼノグラフトおよびアドバンストインビボモデルコア(RP170691 CPRITコア施設賞とNCI-CA125123 P30がんセンターサポートグラントからの資金提供)。

Materials

1 mg/mL Buprenorphine-SR ZooPharm (via BCM veterinarians) Sterile
26G syringe BD 148232E Sterile
Betadine Scrub Fisher 19-027132
Cotton Swabs VWR International Laboratory 89031-272 Sterile
DMEM Fisher MT 10-013-CM Sterile
Electric shaver Oster 78005-050
Glass beads sterilizer (Germinator) Roboz Surgical Store DS-401
Lubricant ophthalmic ointment Akorn Animal Health 17478-062-35
Micro Dissecting Forceps; Serrated, Angular (regular forceps) Roboz Surgical Store RS-5139 Sterile
Micro Dissecting Spring Scissors (fat pad cutter) Roboz Surgical Store RS-5658BT Sterile
Micro Forceps (tissue placing forceps) Roboz Surgical Store RS-5069 Sterile
Petri Dish Fisher 08-757- 100D Sterile
Sterile drape Sai Infusion Technology PSS-SD1 Sterile
Surgery scissors Roboz Surgical Store RS-5960 Sterile
Tissue Forceps (claw forceps) Roboz Surgical Store RS-5158 Sterile
Wound clip applier BD Autoclip Wound System 01-804 Sterile
Wound clip remover BD Autoclip Wound System 01-804-15 Sterile
Wound clips BD Autoclip Wound System 01-804-5 Sterile
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Lv, X., Dobrolecki, L. E., Ding, Y., Rosen, J. M., Lewis, M. T., Chen, X. Orthotopic Transplantation of Breast Tumors as Preclinical Models for Breast Cancer. J. Vis. Exp. (159), e61173, doi:10.3791/61173 (2020).
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