La implantación ortotópica de células cancerosas derivadas de pacientes en ratones recapitula el cáncer colorrectal avanzado
Summary
Este protocolo describe la implantación ortotópica de células cancerosas derivadas del paciente en la pared del ciego de ratones inmunodeficientes. El modelo recapitula la enfermedad metastásica del cáncer colorrectal avanzado y permite la evaluación de nuevos fármacos terapéuticos en un escenario clínicamente relevante de metástasis pulmonares y hepáticas.
Abstract
Durante la última década, se han establecido modelos preclínicos de cáncer colorrectal (CCR) más sofisticados utilizando células cancerosas derivadas de pacientes y tumores 3D. Dado que los organoides tumorales derivados del paciente pueden conservar las características del tumor original, estos modelos preclínicos fiables permiten el cribado de fármacos contra el cáncer y el estudio de los mecanismos de resistencia a los fármacos. Sin embargo, la muerte relacionada con el CCR en los pacientes se asocia principalmente con la presencia de enfermedad metastásica. Por lo tanto, es esencial evaluar la eficacia de las terapias contra el cáncer en modelos in vivo relevantes que realmente recapitulen las características moleculares clave de la metástasis del cáncer humano. Hemos establecido un modelo ortotópico basado en la inyección de células cancerosas derivadas del paciente con CCR directamente en la pared del ciego de ratones. Estas células tumorales desarrollan tumores primarios en el ciego que hacen metástasis en el hígado y los pulmones, lo que se observa con frecuencia en pacientes con CCR avanzado. Este modelo de ratón con CCR se puede utilizar para evaluar las respuestas a los fármacos monitorizadas mediante microtomografía computarizada (μCT), un método de obtención de imágenes a pequeña escala clínicamente relevante que puede identificar fácilmente tumores primarios o metástasis en los pacientes. Aquí, describimos el procedimiento quirúrgico y la metodología requerida para implantar células cancerosas derivadas del paciente en la pared ciego de ratones inmunodeficientes.
Introduction
El cáncer colorrectal (CCR) es la segunda causa de muerte por cáncer en todo el mundo1. La capacidad de generar modelos tumorales in vitro o in vivo derivados de células tumorales de pacientes individuales ha hecho avanzar la medicina de precisión en oncología. Durante la última década, los organoides derivados de pacientes (PDO) o xenoinjertos (PDX) han sido utilizados por muchos grupos de investigación de todo el mundo2. Las PDO son estructuras multicelulares in vitro que se asemejan a las características del tejido tumoral original y pueden autoorganizarse y autorrenovarse3. Estos prometedores modelos in vitro pueden utilizarse con éxito para el cribado de fármacos y facilitar la investigación traslacional. Por otro lado, los modelos PDX recapitulan fielmente el CCR original en todos los niveles relevantes, desde la histología hasta los rasgos moleculares y la respuesta al fármaco 2,4.
In vivo Los modelos PDX se cultivan principalmente como tumores subcutáneos en ratones inmunodeficientes. Con este enfoque, las PDX se han convertido en el estándar de oro en la investigación del cáncer, particularmente para estudiar la sensibilidad o la resistencia a los medicamentos. Sin embargo, las muertes relacionadas con el CCR se asocian principalmente con la presencia de lesiones metastásicas en el hígado, el pulmón o la cavidad peritoneal, y ninguno de los dos abordajes (PDO o PDX) puede recapitular el entorno clínico avanzado. Además, se ha demostrado que el sitio específico de crecimiento tumoral determina características biológicas importantes que tienen un impacto en la eficacia de los medicamentos y el pronóstico de la enfermedad2. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de establecer modelos preclínicos que puedan ser utilizados para evaluar la eficacia de los fármacos anticancerígenos en un entorno metastásico clínicamente relevante6.
Los escáneres de microtomografía computarizada (μCT) pueden funcionar como escáneres de TC clínicos a escala reducida, proporcionando imágenes de tumores primarios y metástasis en ratones con una resolución de imagen a escala proporcional a la de las imágenes de TC de pacientes con cáncer7. Para contrarrestar el contraste deficiente de los tejidos blandos de la técnica μCT, se pueden utilizar agentes de contraste yodados radiológicos para mejorar el contraste y evaluar la carga tumoral. Utilizando un enfoque de doble contraste, el yodo oral e intraperitoneal se administra en diferentes momentos. El contraste administrado por vía oral ayuda a definir los límites entre el tejido tumoral y el contenido de ciego dentro del intestino. Por otro lado, el contraste administrado por vía intraperitoneal permite identificar los límites externos de la masa tumoral, que con frecuencia crece e invade el peritoneo8.
El manuscrito describe un protocolo para realizar la implantación ortotópica de células cancerosas derivadas de pacientes en la pared del ciego de ratones inmunodeficientes, y la metodología para monitorear el crecimiento tumoral intestinal mediante exploración por μCT. El presente manuscrito muestra que el modelo recapitula el escenario clínico de tumores intestinales avanzados y enfermedad metastásica en pacientes con CCR que no pueden ser estudiados con modelos PDO o PDXO. Dado que los modelos ortotópicos PDX de CCR recapitulan el escenario clínico de los pacientes con CCR, concluimos que son los mejores hasta la fecha para probar la eficacia de los fármacos antitumorales en tumores intestinales avanzados y enfermedad metastásica.
Protocol
Representative Results
Discussion
En las últimas décadas, se han desarrollado y probado muchas terapias nuevas contra el cáncer en pacientes con diferentes tipos de tumores, incluido el cáncer colorrectal (CCR). Aunque en muchos casos se han observado resultados prometedores en modelos preclínicos, la eficacia terapéutica en pacientes con CCR metastásico avanzado ha sido frecuentemente limitada. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de modelos preclínicos que permitan probar la eficacia de nuevos fármacos terapéuticos en un escenario metas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos el apoyo de la Fundación Cellex, de la red CIBERONC y del Instituto de Salud Carlos III. Además, también agradecemos a la plataforma de imagen preclínica del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), donde se realizaron los experimentos.
Materials
| REAGENT | |||
| Apo-Transferrin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | T1147-500MG | |
| B27 Supplement | Life Technologies S.A (Spain) | 17504044 | |
| Chlorhexidine Aqueous Solution 2% | DH MATERIAL MÉDICO, S.L. | 1111696250 | |
| Collagenase | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | C0130-500MG | |
| D-(+)-Glucose | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | G6152 | |
| DMEM /F12 | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 21331-020 | |
| DNase I | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | D4263-5VL | |
| EGF | PEPRO TECH EC LTD. | AF-100-15-500 µg | |
| FGF basic | PEPRO TECH EC LTD. | 100-18B | |
| Fungizone | Life Technologies S.A (Spain) | 15290026 | |
| Gentamycin | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 15750037 | |
| Heparin Sodium Salt | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | H4784-250MG | |
| Insulin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | I9278-5ML | |
| Iopamiro | |||
| Isoflurane | – | – | |
| Kanamycin | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 15160047 | |
| L-Glutamine | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 25030032 | |
| Matrigel Matrix | CULTEK, S.L.U. | 356235/356234/354234 | |
| Metacam, 5 mg/mL | – | – | |
| Non-essential amino acids | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 11140035 | |
| Nystatin | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | N4014-50MG | |
| Pen/Strep | Life Technologies S.A (Spain) | 15140122 | |
| Phosphate-buffered saline (PBS), sterile | Labclinics S.A | L0615-500 | |
| Progesterone | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | P0130-25G | |
| Putrescine | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | P5780-5G | |
| RBC Lysis Buffer | Labclinics S.A | 00-4333-57 | |
| Sodium Pyruvate | LIFE TECHNOLOGIES S.A. | 11360039 | |
| Sodium Selenite | MERCK LIFE SCIENCE S.L.U. | S5261-25G | |
| ESSENTIAL SUPPLIES | |||
| 8 weeks-old NOD.CB17-Prkdcscid/NcrCrl mice | – | – | |
| BD Micro-Fine 0.5 ml U 100 needle 0.33 mm (29G) x 12.7 mm | BECTON DICKINSON, S.A.U. | 320926 | |
| Blade #24 | – | – | |
| Cell Strainer 100 µm | Cultek, SLU | 45352360 | |
| Forceps and Surgical scissors | – | – | |
| Heating pad | – | – | |
| Lacryvisc, 3 mg/g, ophthalmic gel | – | – | |
| Surfasafe | – | – | |
| Suture PROLENE 5-0 | JOHNSON&JOHNSON S, A. | 8720H | |
| EQUIPMENT/SOFTWARE | |||
| Quantum FX µCT Imaging system | Perkin Elmer | Perkin Elmer | http://www.perkinelmer.com/es/product/quantum-gx-instrument-120-240-cls140083 |
References
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