मानव ट्यूमर वाले मानवकृत माउस मॉडल में कैंसर इम्यूनोथेरेप्यूटिक्स का परीक्षण
Summary
यह प्रोटोकॉल इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी अध्ययन के लिए मानव प्रतिरक्षा प्रणाली (एचआईएस) चूहों की पीढ़ी को रेखांकित करता है। इस मॉडल में प्रत्यारोपित मानव ट्यूमर पर मानव इम्यूनोथेरेप्यूटिक्स के परीक्षण के लिए इस मॉडल के उपयोग में निर्देश और विचार ट्यूमर के लिए मानव प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रतिक्रिया को चिह्नित करने पर जोर देने के साथ प्रस्तुत किए गए हैं।
Abstract
इम्यूनोथेरेपी दवाओं के साथ कैंसर के सफल उपचार के लिए ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट की इम्यूनोसप्रेसिव प्रकृति को उलटना महत्वपूर्ण है। मुराइन कैंसर मॉडल अपनी विविधता में बेहद सीमित हैं और क्लिनिक में खराब अनुवाद से पीड़ित हैं। इम्यूनोथेरेपी अध्ययनों के लिए अधिक शारीरिक प्रीक्लिनिकल मॉडल के रूप में सेवा करने के लिए, इस प्रोटोकॉल को मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ पुनर्गठित माउस में मानव ट्यूमर के उपचार का मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है। यह अनूठा प्रोटोकॉल मानव प्रतिरक्षा प्रणाली (एचआईएस, “मानवीकृत”) चूहों के विकास को प्रदर्शित करता है, इसके बाद एक मानव ट्यूमर का आरोपण होता है, या तो एक सेल-लाइन व्युत्पन्न जेनोग्राफ्ट (सीडीएक्स) या एक रोगी व्युत्पन्न जेनोग्राफ्ट (पीडीएक्स)। एचआईएस चूहों को गर्भनाल रक्त से पृथक सीडी 34 + मानव हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं को नवजात बीआरजीएस (बीएएलबी / सी रैग 2 – आईएल 2 आर सी – / – एनओडीएसआईआरपी) अत्यधिक इम्यूनोडेफिशिएंट चूहों में इंजेक्ट करके उत्पन्न किया जाता है जो एक ज़ेनोजेनिक ट्यूमर को स्वीकार करने में भी सक्षम हैं। कैनेटीक्स के महत्व और मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के विकास और ट्यूमर आरोपण की विशेषताओं पर जोर दिया जाता है। अंत में, फ्लो साइटोमेट्री का उपयोग करके ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट का गहन मूल्यांकन वर्णित है। इस प्रोटोकॉल का उपयोग करने वाले कई अध्ययनों में, यह पाया गया कि व्यक्तिगत ट्यूमर के ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट को एचआईएस-पीडीएक्स चूहों में पुन: उत्पन्न किया जाता है; “गर्म” ट्यूमर बड़ी प्रतिरक्षा घुसपैठ का प्रदर्शन करते हैं जबकि “ठंडे” ट्यूमर नहीं करते हैं। यह मॉडल मानव ट्यूमर की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए संयोजन इम्यूनोथेरेपी के लिए एक परीक्षण मैदान के रूप में कार्य करता है और व्यक्तिगत चिकित्सा की खोज में एक महत्वपूर्ण उपकरण का प्रतिनिधित्व करता है।
Introduction
माउस कैंसर मॉडल ट्यूमर के विकास और प्रतिरक्षा पलायन के बुनियादी तंत्र स्थापित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। हालांकि, माउस मॉडल में कैंसर उपचार अध्ययनों ने सीमित सिंजेनिक मॉडल और प्रजाति-विशिष्ट अंतर 1,2 के कारण क्लिनिक में परिमित अनुवाद प्राप्त किया है। ट्यूमर को नियंत्रित करने के लिए एक प्रमुख दृष्टिकोण के रूप में प्रतिरक्षा उपचारों के उद्भव ने कार्यात्मक मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ एक इनविवो मॉडल की आवश्यकता को दोहराया है। पिछले एक दशक में मानव प्रतिरक्षा प्रणाली चूहों (एचआईएस चूहों) में प्रगति ने विवो में इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी का अध्ययन करने के लिए कैंसर के प्रकारों और इम्यूनोथेरेप्यूटिकएजेंटों की एक विस्तृत विविधता में अध्ययन करना संभव बना दिया है। सेल-लाइन व्युत्पन्न और रोगी-व्युत्पन्न जेनोग्राफ्ट्स (सीडीएक्स और पीडीएक्स, क्रमशः) सहित मानव ट्यूमर मॉडल, एचआईएस चूहों में अच्छी तरह से बढ़ते हैं और ज्यादातर मामलों में मानव हेमटोपोइएटिक एनग्राफमेंट 7,8 की कमी वाले इम्यूनोडेफिशिएंसी मेजबान में उनके विकास के लगभग समान होते हैं। इस प्रमुख खोज के आधार पर, शोधकर्ता मानव इम्यूनोथेरेपी का अध्ययन करने के लिए एचआईएस माउस मॉडल का उपयोग कर रहे हैं, जिसमें इम्यूनोसप्रेशन को कम करने और इस प्रकार प्रतिरक्षा-निर्देशित ट्यूमर हत्या को बढ़ाने के लिए ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट (टीएमई) को बदलने के लिए डिज़ाइन किए गए संयोजन उपचार शामिल हैं। ये प्रीक्लिनिकल मॉडल मानव कैंसर की विषमता के मुद्दों को संबोधित करने में मदद करते हैं, और उपचार की सफलता की भविष्यवाणी करने के साथ-साथ प्रतिरक्षा संबंधी दवा विषाक्तता 9,10 की निगरानी भी कर सकते हैं।
मानव हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं की शुरूआत के माध्यम से मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ एक माउस मॉडल के उत्पादन के लिए एक प्राप्तकर्ता इम्यूनोडेफिशिएंसी माउस की आवश्यकता होती है जो जेनोग्राफ्ट को अस्वीकार नहीं करेगा। वर्तमान एचआईएस माउस मॉडल इम्यूनोडेफिशिएंसी माउस उपभेदों से प्राप्त होते हैं जो 30 साल पहले रिपोर्ट किए गए थे। वर्णित पहला इम्यूनोडेफिशिएंट माउस स्ट्रेन एससीआईडी चूहों था जिसमें टी और बी कोशिकाओं11 की कमी थी, इसके बाद मानव कोशिकाओं के लिए माउस मैक्रोफेज सहिष्णुता के लिए जिम्मेदार एसआईआरपी बहुरूपता के साथ एक हाइब्रिड एनओडी-एससीआईडी था, जिसके कारण मानव सीडी 47 अणु12,13 के लिए एनओडी एसआईआरपी एलील के लिए बढ़ते बंधन के कारण। 2000 के दशक की शुरुआत में, बीएएलबी /सी और एनओडी इम्यूनोडेफिशिएंसी उपभेदों दोनों पर आईएल -2 रिसेप्टर (आईएल -2 आर सी) की सामान्य गामा श्रृंखला का विलोपन मानव एनग्राफमेंट को बढ़ाने के लिए एक गेम चेंजर था, क्योंकि आनुवंशिक विलोपन मेजबान एनके सेल विकास 14,15,16,17 को रोकता था। वैकल्पिक मॉडल, जैसे कि बीआरजी और एनआरजी चूहे, टी और बी सेल रिसेप्टर जीन पुनर्व्यवस्था के लिए आवश्यक राग 1 या रैग 2 जीन के विलोपन के माध्यम से टी और बी सेल की कमी को प्राप्त करते हैं और इस प्रकार लिम्फोसाइटों की परिपक्वता और अस्तित्व18,19। यहां इस्तेमाल किया गया बीआरजीएस (BALB/c-Rag2nullIl2RaCnullSirpαNOD) माउस IL-2R श्रृंखला की कमी और RAG2-/- पृष्ठभूमि पर NOD SIRP के एलील को जोड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप T, B, या NK कोशिकाओं के बिना एक अत्यधिक इम्यूनोडेफिशिएंसी माउस होता है, फिर भी पर्याप्त शक्ति और स्वास्थ्य के साथ 30 सप्ताह13 से अधिक की दीर्घकालिक वृद्धि की अनुमति मिलती है।
एचआईएस चूहों को कई तरीकों से उत्पन्न किया जा सकता है, जिसमें मानव पीबीएमसी इंजेक्शन सबसे प्रत्यक्ष विधि 15,18,20 है। हालांकि, इन चूहों में सक्रिय मानव टी कोशिकाओं का एक स्पष्ट विस्तार होता है जिसके परिणामस्वरूप 12 सप्ताह की उम्र तक ग्राफ्ट बनाम होस्ट रोग (जीवीएचडी) होता है, जो दीर्घकालिक अध्ययन को रोकता है। वैकल्पिक रूप से, गर्भनाल रक्त (सीबी), अस्थि मज्जा और भ्रूण के यकृत से मानव हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं का उपयोग मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के एन्ग्राफमेंट और उत्पादन के लिए भी किया जा सकता है। इस प्रणाली में, हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल टी, बी और जन्मजात प्रतिरक्षा कोशिकाओं की पीढ़ी के साथ एक बहु-वंश मानव प्रतिरक्षा प्रणाली का उत्पादन करते हैं जो पीबीएमसी चूहों की तुलना में माउस होस्ट के लिए महत्वपूर्ण रूप से सहिष्णु होते हैं जो ज्यादातर टी कोशिकाओं को विकसित करते हैं। इसलिए, जीवीएचडी अनुपस्थित या बहुत देरी से होता है, और अध्ययन को 10 महीने की उम्र तक चूहों तक बढ़ाया जा सकता है। सीबी सीडी 34 + मानव हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं का एक आसान, सुलभ और गैर-प्रमुख स्रोत प्रदान करता है जो आनुवंशिक रूप से समान प्रतिरक्षा प्रणाली 17,18,20,21 के साथ कई एचआईएस चूहों के एन्ग्राफ्टमेंट की सुविधा प्रदान करता है। पिछले कुछ वर्षों में, एचआईएस माउस मॉडल का उपयोग इम्यूनोथेरेपी और टीएमई 3,4,5,6 का अध्ययन करने के लिए बड़े पैमाने पर किया गया है। इन चूहों में मानव व्युत्पन्न प्रतिरक्षा प्रणाली के विकास के बावजूद, मानव जेनोग्राफ्ट ट्यूमर नियंत्रण इम्यूनोडेफिशिएंसी चूहों की तुलना में समान दर से बढ़ते हैं और कैंसर कोशिकाओं और प्रतिरक्षा कोशिकाओं के बीच जटिल अंतःक्रिया की अनुमति देते हैं, जो एनग्राफ्टेड पीडीएक्स 3,7,8 के माइक्रोएन्वायरमेंट को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। . इस प्रोटोकॉल का उपयोग पीडीएक्स और सीडीएक्स के साथ एचआईएस-बीआरजीएस चूहों में उपचार का परीक्षण करने के लिए 50 से अधिक अध्ययन करने के लिए किया गया है। एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि एचआईएस चूहों में मानव ट्यूमर प्रारंभिक रोगी के नमूने और प्रतिरक्षा घुसपैठ विशेषताओं 3,22,23 के सापेक्ष ट्यूमर के आणविक मूल्यांकन द्वारा परिभाषित अपने अद्वितीय टीएमई को बनाए रखते हैं। हमारा समूह बहु-पैरामीटर प्रवाह साइटोमेट्री का उपयोग करके प्रतिरक्षा अंगों और ट्यूमर दोनों में एचआईएस के गहन मूल्यांकन पर केंद्रित है। यहां, हम बीआरजीएस चूहों के मानवीकरण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं, चिमेरिज्म का मूल्यांकन, मानव ट्यूमर का आरोपण, ट्यूमर विकास माप, कैंसर उपचार प्रशासन, और प्रवाह साइटोमेट्री द्वारा एचआईएस कोशिकाओं का विश्लेषण।
Protocol
Representative Results
Discussion
पिछले 6 वर्षों में, इम्यूनोलॉजी और मानवकृत चूहों दोनों में हमारी विशेषज्ञता का उपयोग करते हुए, हमारी शोध टीम ने विभिन्न प्रकार के मानव ट्यूमर 3,7,30,31 पर इम्यूनोथेरेपी का परी?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम अपने चूहों की देखभाल के लिए पशु अनुसंधान सुविधा (ओएलएआर) और हमारे संस्थान में कैंसर सेंटर सपोर्ट ग्रांट (पी 30सीए046934) द्वारा समर्थित फ्लो साइटोमेट्री साझा संसाधन दोनों को हमारे सभी काम में उनकी अपार मदद के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं। हम अपने एचआईएस-बीआरजीएस मॉडल में मानव पीडीएक्स के इम्यूनोथेरेपी का अध्ययन करने वाले हमारे उद्घाटन सहयोग के लिए गेल एकहार्ट और अन्ना कैपासो दोनों को भी स्वीकार करते हैं। इस अध्ययन को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ पी 30सीए06934 कैंसर सेंटर सपोर्ट ग्रांट द्वारा पीएचआईएसएम (प्री-क्लिनिकल ह्यूमन इम्यून सिस्टम माउस मॉडल) साझा संसाधन, आरआरआईडी: SCR_021990 और फ्लो साइटोमेट्री साझा संसाधन, आरआरआईडी: SCR_022035 के उपयोग के साथ समर्थित किया गया था। इस शोध को अनुबंध संख्या 75एन93020सी00058 के तहत राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के एनआईएआईडी द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| 1 mL syringe w/needles | McKesson | 1031815 | |
| 15 mL tubes | Grenier Bio-One | 188271 | |
| 2-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | |
| 50 mL tubes | Grenier Bio-One | 227261 | |
| AutoMACS Pro Separator | Miltenyi | 130-092-545 | |
| BD Golgi Stop Protein Transport Inhibitor with monensin | BD Bioscience | BDB563792 | |
| BSA | Fisher Scientific | BP1600100 | |
| Cell Stim Cocktail | Life Technologies | 509305 | |
| Chill 15 Rack | Miltenyi | 130-092-952 | |
| Cotton-plugged glass pipettes | Fisher Scientific | 13-678-8B | |
| Cultrex Basement membrane extract | R&D Systems | 363200502 | |
| Cytek Aurora | Cytek | ||
| DNase | Sigma | 9003-98-9 | |
| eBioscience FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer Set | Invitrogen | 00-5523-00 | |
| Embryonic Stemcell FCS | Gibco | 10439001 | |
| Eppendorf Tubes; 1.5 mL volume | Grenier Bio-One | 616201 | |
| Excel | Microsoft | ||
| FBS | Benchmark | 100-106 500mL | |
| Ficoll Hypaque | GE Healthcare | 45001752 | |
| FlowJo Software | BD Biosciences | ||
| Forceps – fine | Roboz Surgical | RS5045 | |
| Forceps normal | Dumont | RS4919 | |
| Formaldehyde | Fisher | F75P1GAL | |
| Frosted Glass Slides | Corning | 1255310 | |
| Gentlemacs C-Tubes | Miltenyi | 130-096-334 | |
| GentleMACS Dissociator | Miltenyi | 130-093-235 | |
| glass pipettes | DWK Life Sciences | 63A53 | |
| Glutamax | Gibco | 11140050 | |
| HBSS w/ Ca & Mg | Sigma | 55037C | |
| HEPES | Corning | MT25060CI | |
| IgG standard | Sigma | I2511 | |
| IgM standard | Sigma | 401108 | |
| IMDM | Gibco | 12440053 | |
| Liberase DL | Roche | 5466202001 | |
| LIVE/DEAD Fixable Blue | Thermo | L23105 | |
| MDA-MB-231 | ATCC | HTB-26 | |
| MEM | Gibco | 1140050 | |
| mouse anti-human IgG-AP | Southern Biotech | JDC-10 | |
| mouse anti-human IgG-unabeled | Southern Biotech | H2 | |
| mouse anti-human IgM-AP | Southern Biotech | UHB | |
| mouse anti-human IgM-unlabeled | Southern Biotech | SA-DA4 | |
| MultiRad 350 | Precision X-Ray | ||
| PBS | Corning | 45000-446 | |
| Pen Strep | Gibco | 15140122 | |
| Petri Dishes | Fisher Scientific | FB0875713A | |
| p-nitrophenyl substrate | Thermo | 34045 | |
| PRISM | Graphpad | ||
| Rec Hu FLT3L | R&D systems | 308-FK-005/CF | |
| Rec Hu IL6 | R&D systems | 206-IL-010/CF | |
| Rec Hu SCF | R&D systems | 255SC010 | |
| RPMI 1640 | Corning | 45000-39 | |
| Saponin | Sigma | 8047-15-2 | |
| Scissors | McKesson | 862945 | |
| Serological pipettes 25 mL | Fisher Scientific | 1367811 | |
| Sterile filter | Nalgene | 567-0020 | |
| Sterile molecular water | Sigma | 7732-18-5 | |
| Yeti Cell Analyzer | Bio-Rad | 12004279 | |
| Zombie Green | biolegend | 423112 |
Referências
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