Ex Vivo respuesta al tratamiento de los tumores primarios y / o Asociados Metástasis de Preclínica y Desarrollo Clínico de Terapéutica
Summary
Establecido líneas celulares de cáncer y xenoinjertos han sido el pilar de la investigación del cáncer durante las últimas décadas. Sin embargo, la evidencia reciente sugiere que la respuesta terapéutica está fuertemente influenciado por el microambiente de las células tumorales. Por lo tanto, hemos desarrollado un análisis ex vivo de las muestras de tumor primario con fines de desarrollo de fármacos.
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
El desarrollo de la terapéutica del cáncer eficaces ha demostrado ser extremadamente difícil. Líneas celulares de cáncer y explantes tumorales -, así como xenoinjertos se han utilizado en la investigación del cáncer durante más de medio siglo 1,2,3. Hasta la fecha, el análisis molecular de sensibilidad a los fármacos y la resistencia en las dos líneas celulares de cáncer establecidos y xenoinjertos derivados del paciente (PDX) es indispensable. Sin embargo, las pruebas de los compuestos en líneas celulares de cáncer establecidas a menudo no es predictivo de la eficacia in vivo, y los correspondientes estudios in vivo en animales, especialmente en los modelos de PDX, es muy caro y consume mucho tiempo. Las limitaciones de estos sistemas de modelo, a saber, la incapacidad para informar sobre la influencia del microambiente nativo en la progresión tumoral y la respuesta a estrategias terapéuticas, ha llevado al campo de la investigación para desarrollar métodos adicionales para complementar estos análisis. De reciente, se está prestando mayor atención a ex vivo análisis de tum pacienteo explantes 4, 5, debido a la mayor comprensión de que la respuesta terapéutica del cáncer no es exclusivo de la composición molecular inherente de las células cancerosas, sino que está fuertemente influenciado por el microambiente de las células tumorales 6, 7 una función que no puede ser recapitulado por métodos de cultivo tradicionales y / o PDX. análisis ex vivo en el contexto anterior (es decir., influencia de la célula tumoral adyacente microambiente circundante) implica la evaluación de secciones de tumor / metástasis primarias viables, en lugar de análisis ex vivo de los aislamientos celulares 8, 9.
Se presenta aquí en una técnica ex vivo (es decir., Secciones de precisión en rodajas frescas de tejido) de los tumores primarios de pacientes y metástasis asociados (es decir, los ganglios linfáticos) que informa fielmente de la respuesta (IC50), fuera de objetivo efectos y permite molecular análisis de los mecanismos de resistencia y de retroalimentación. Además, un análisis correlativo de therapeUTIC sensibilidad / resistencia en función de biomarcadores y genes perfil de expresión se puede realizar en un esfuerzo por identificar a los pacientes más propensos a responder al fármaco experimental de interés (es decir., respuesta de alta drogas coincide paciente con especial perfil biológico). Aplicación de la técnica ex vivo y la evaluación de una manera multi-parámetro es movimiento hacia la selección de los pacientes y la mejora general de los resultados clínicos.
Ex vivo análisis de la respuesta al tratamiento podría convertirse en una herramienta estándar en el desarrollo preclínico y clínico de la terapéutica del cáncer y está concebido como un paso hacia un enfoque de medicina personalizada en las estrategias de desarrollo terapéutico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biólogos del cáncer se enfrentan a retos significativos al intentar desarrollar estrategias terapéuticas eficaces. Prueba de fármacos en desarrollo en las líneas celulares de cáncer establecidas no puede reflejar con precisión pt la respuesta in vivo e in vivo en modelos PDX son mano de obra intensiva y muy caro. Teniendo en cuenta lo anterior, la aplicación de técnicas ex vivo de los tumores primarios del paciente 14, 15 se posiciona al lado del análisis molecular de lín…
Declarações
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 |
Referências
- 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. Pesquisa do Câncer. 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).
