臨床および前臨床研究用途のための半自動循環腫瘍細胞（CTC）アッセイの適応
Summary
循環腫瘍細胞（CTCの）は、いくつかの転移性癌において予後である。この原稿は、ゴールドスタンダードCellSearchシステム（CSS）CTC列挙プラットフォームについて説明し、一般的な誤分類のエラーを強調しています。さらに、2つの適合プロトコルはこの技術を用いた転移の前臨床マウスモデルでのCTCおよびCTC列挙のユーザ定義のマーカーの特徴付けのために記載されている。
Abstract
癌関連死の大半は、転移性疾患の発症に続いて起こる。この非常に致命的な病気のステージは循環腫瘍細胞（CTCの）の存在と関連している。これらの稀な細胞は、転移性乳癌、前立腺癌、および結腸直腸癌における臨床的に重要であることが実証されている。臨床のCTC検出および計数の現在のゴールドスタンダードは、FDA-クリアCellSearchシステム（CSS）である。この原稿は、標準を使用して、このプラットフォームが利用する標準プロトコルだけでなく、タンパク質の患者CTCの特性評価およびCTCは、血液の非常に低いボリュームをキャプチャするための比較可能なプロトコルのためのユーザー定義のマーカーの最適化の詳細な処理を記述する二つの追加適応のプロトコルの概要を説明転移のin vivoでの前臨床マウスモデルで研究するためのCSSの試薬 。また、健康なドナーの血液との間のCTCの品質の違いは、患者の血液SAMPに対する組織培養由来の細胞をスパイクレスが強調表示されます。最後に、CTCの誤分類エラーにつながることができるいくつかの一般的な矛盾の項目が概説されている。まとめると、これらのプロトコルは、転移およびCTCのに関する前臨床および臨床研究に興味を持って、このプラットフォームのユーザーにとって有益なリソースを提供します。
Introduction
2013年には580350人々が癌で死亡すると推定されており、この病気のこと1660290新しい例は、一人で1米国で診 断されます。これらの死亡の大半は転移性疾患2の開発に続いて起こる。転移および転移カスケードの限られた理解の治療に有効な治療法の現在の不足は、病気のこの段階は非常に致命的なことができます。血流内の腫瘍細胞（CTCの）の循環の存在は、転移性疾患3と相関することが実証されている。これらの細胞は非常にまれであり、その検出は、転移性乳癌4、前立腺5で全生存期間を示すものであり、大腸癌6。少ないまたはSAMにおいて検出のCTCを有する患者と比較した場合、これらの患者では、血液7.5mlの中≥5（乳癌および前立腺）の存在下または≥3（大腸）のCTCは、予後不良の指標であるEの血液量。また、治療的介入の間または後のCTC数の変化は、しばしば、より早く現在利用技術7-10よりも、治療応答の予測因子として有用であることが実証されている。
それは、転移癌患者において、CTCのは10 5〜10 7血単核細胞当たり約1 CTCの頻度で発生し、限局性疾患を有する患者において、この周波数は（1〜10 8で〜）であっても低くてもよい、と推定されている。これらの細胞のまれな性質は、それが困難で正確かつ確実11のCTC を検出し、分析することができる。 （以前は12〜14日）のいくつかの方法は、血液成分を囲むと区別する特性を利用することにより、これらの細胞を濃縮し、検出するために利用されてきた。一般的には、CTCの列挙は、濃縮工程と検出工程の両方を必要とする2段階のプロセスである。伝統的に、濃縮のステップは、物理の違いに依存しているCTCの（細胞の大きさ、密度、変形能）またはタンパク質マーカー発現に対する（ すなわち、上皮細胞接着分子[EpCAMの】サイトケラチン[CK]）のiCalの特性。濃縮後、CTCの検出は、核酸に基づくアッセイおよび/またはフローサイトメトリーアプローチである最も一般的なものは、異なる多くの方法で行うことができる。これらの戦略はそれぞれ異なる利点と欠点を持つが、それらすべてが標準化を欠いている、ユニークである。臨床現場への進入のための必要性。 CellSearchシステム（CSS）は、したがって、蛍光顕微鏡および抗体ベースの技術4-6を用いて、ヒト血液中の希少なCTCの検出および計数のための標準化された方法を提供することを目的に開発されました。このプラットフォームは現在、CTCの列挙型のゴールドスタンダードとみなされ、診療所15で使用するために米国食品医薬品局（FDA）によって承認された唯一の技術です。
CSSは、2コンポーネントのプラットフォームconsistinですgの、ヒト血液試料の調製を自動化（1）CellTracksオートプレップシステム（以下、製造装置ともいう）と、これらをスキャンし、（2）CellTracksアナライザーII（以下、分析装置と称す）調製後のサンプル。準備器具白血球を汚染するのCTCを区別することは、抗体媒介性、磁性流体ベースの磁気分離手法及び示差的な蛍光染色を使用する。最初に、システムは、鉄ナノ粒子にコンジュゲート抗EpCAM抗体を使用したCTCを標識する。次いで、試料を磁場中でインキュベートされ、全ての未標識細胞が吸引される。選択された腫瘍細胞は、蛍光標識抗体と核染色試薬からなる差動蛍光染色に再懸濁し、インキュベートする。最後に、試料を、磁気カートリッジに移し（以下、磁気装置ともいう）と呼ばれるMagNest、およびscさ分析機器を用いてanned。
分析装置は、10X対物レンズを用いて、異なる蛍光フィルターを用いて調製されたサンプルは、適切な蛍光体粒子に最適化された各々をスキャンするために使用される。 CTCのは、抗EpCAM、抗パン-CK-フィコエリスリン（PE）が結合する細胞（CK8、18、および19）、および核染色4 '、6 – ジアミジノ-2 – フェニルインドール（DAPI）として識別される。逆に、混入白血球を、抗CD45-アロフィコシアニン（APC）およびDAPIが結合する細胞として同定される。走査に続いて、コンピュータで定義された潜在的な腫瘍細胞がユーザに提示される。これらの画像から、ユーザは、CTCのあるイベントを決定するために、上記の定義されたパラメータと差動染色を用いて定性分析を採用する必要があります。
CTCの計数のために標準化された方法を提供することに加えて、CSSは、目的のタンパク質マーカーに基づいて、CTCの分子特徴づけを可能にする。この呼び掛けCCTCの同定16には必要ないフルオレセインイソチオシアネート（FITC）蛍光チャンネルを使用して、単一細胞レベルで実行することができる。このプラットフォームは、分子特性解析のための能力を提供するが、プロトコル開発および最適化の詳細な処理は、明確に定義されていない。 3種の市販のマーカーは、上皮成長因子受容体（EGFR）、ヒト上皮成長因子受容体2（HER2）、およびインスリン様成長因子1受容体（IGF-1R）を含む、CSSでの使用のために製造業者によって開発されている。 HER2分析は、CSSと組み合わせて、臨床意思決定を通知するために、潜在的に既存の治療ガイドラインを変更するCTCの特徴づけの可能性を例示するためにいくつかのグループによって利用されてきた。例えば、Fehm ら は、HER2-17原発腫瘍を有する乳癌患者の約3分の1は、HER2 +のCTCを有していたことを実証した。また、Liu ら。18は最近、HER +転移性乳癌患者の最大50％がHER2陽性のCTCを持っていなかったことを報告した。ハーセプチン、大幅に腫瘍がHER2の十分なレベルを発現、HER2陽性原発腫瘍19〜21の患者さんのために一般的に利用され、治療された患者に利益をもたらすことが実証モノクローナル抗体を妨害HER2受容体。しかしながら、これらの研究は、ハーセプチンは、サブ最適に利用し、CTCの特徴づけは、治療応答の予測を助けることができることであることができることを示唆している。最終的に、CTCの特徴づけは、パーソナライズされたケアを改善する可能性を有していてもよい。
それは主にベッドサイド·ツー·ベンチトップアプローチを利用しているという点で、CTCの研究がユニークです。この方法は、多くの場合、患者のケアに影響を与えるには何年もかかることができ、ベンチトップ·ツー·ベッドサイドの研究とは異なり、臨床現場へのCTCクイック入力を可能にした。しかし、医師は患者の治療の意思決定MAKで、CTCの分析の結果を使用して躊躇しているそれらの基礎となる生物学の理解の不足のためにING。したがって、転移および相補CTC分析技術の適切な前臨床マウスモデルが、これらの未解決の疑問を調査するために利用されなければならない。一般的には、転移カスケードのすべてのステップの研究を可能にする転移カスケードを研究するために使用される前臨床モデルの2つのタイプ、（1）自然転移モデルは、存在のみを可能にする（2）実験的転移モデルこのような血管外漏出と二次腫瘍形成22として、転移プロセスの後の段階の研究。自然転移モデル（前立腺癌の研究のための前立腺に前立腺癌細胞の例えば、注射）の適切な位置に同所性腫瘍細胞の注射を伴う。次いで、細胞を、原発腫瘍を形成し、自発的に、骨、肺、およびリンパ節などの二次部位に転移する時間が与えられる。でこれに対し、実験的転移モデルは、（特定の場所に細胞を標的とする尾静脈や心臓内注射を介してなどして ）血流への腫瘍細胞の直接注入を含んでいるため、二次的な器官22に血管内および普及の初期段階をスキップします。これまでのin vivoモデル系においてCTC解析の大部分は、フローサイトメトリーベース23又はヒト適合CTCベースの技術（ 例えば AdnaTest）24のいずれかを用いて行われた。有用ではあるが、これらの技術はいずれも、適切にゴールドスタンダードのCSSを使用して、CTCの列挙を反映していない。結果は、匹敵するであろうように、臨床承認、標準化された性質、及びCSSの広範な使用に基づいて、 インビボためのCTC捕捉および検出技術の開発が同等の試料調製、処理、および識別基準を利用してモデリングが有利で あろう患者試料から得られた。しかしながら、ボリュームREQに準備器具のuirementsは、この自動化されたプラットフォームを使用して少量の血液を処理することは不可能である。イリアーヌらのほかに、これまでの研究25は、マウス上皮細胞の試料の汚染（標準、CTCの定義を満たす[のEpCAM + CK + DAPI + CD45が– ]）ことを実証しています。、マウス扁平上皮細胞の誤分類につながる可能性CTCの。これらの問題のマニュアルを単離操作と組み合わせたCSSのCTCキット試薬の利用が開発されたことができようになった技術に対処するために。アッセイのFITC標識ヒト白血球抗原（HLA）抗体の添加は、ヒト腫瘍細胞がマウス扁平上皮細胞と区別することを可能にする。
この原稿がdiscrepan含め遭遇する可能性がある患者の血液サンプルと共通の落とし穴を、処理するための商業的に開発された標準、および最適化されたCSSのプロトコルを記述CTCの誤分類エラーが発生する可能性のT項目。また、収集したCTCのユーザ定義のタンパク質の特性を調べるためのCSSアッセイのカスタマイズおよび転移の前臨床マウスモデルにおいて少量の血液からのCTCの濃縮および検出を可能に匹敵するように適合CSS技術が記載されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
2004年には、CSSが導入されて以来、多くの新しいCTC技術の開発にもかかわらず、この技術は、現在も市場で唯一の臨床的に承認の技術であるため、それは、CTCの検出および計数のための現在のゴールドスタンダードと考えられている。この原稿は、CSSが厳格な品質管理基準を有しているが、それが解釈バイアスの対象とし、患者サンプル中のCTC識別が添加サンプルの身分と大きく異なってい?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、癌研究のオンタリオ研究所（＃08NOV230）、イノベーションのためのカナダ財団（＃13199）、前立腺がんカナダ、ヤンセン腫瘍学、ロンドンリージョナルがんプログラム、およびジョンとドナブリストルからドナーの支援を通じてからの補助金によって支えられて（ALA）は、ロンドン健康科学財団。 LELは、フレデリック·バンティングとチャールズベストカナダ大学院奨学金博士賞でサポートされています。 α-リノレン酸は、CIHR新しい研究者賞と研究とイノベーションのオンタリオ州省からの早期リサーチャー賞でサポートされています。
Materials
| REAGENTS | |||
| 0.5M EDTA | |||
| Anti-human CD44-FITC | BD Pharmigen | 555478 | |
| Anti-human CD44-PE | BD Pharmigen | 555479 | |
| Anti-human HLA-AlexaFluor488 | BioLegend | 311415 | |
| Anti-mouse CD45-APC | eBioscience | 17-0451-82 | |
| Bond Primary Antibody Diluent | Leica | AR9352 | |
| CellSave Preservative Tubes | Veridex | 952820 (20 pack) 79100005 (100 pack) | |
| CellSearch CTC Control Kit | Veridex | 7900003 | |
| CellSearch CTC Kit | Veridex | 7900001 | |
| CellSearch CXC Control Kit | Veridex | 7900018RUO | |
| CellSearch CXC Kit | Veridex | 7900017RUO | |
| Instrument Buffer | Veridex | 7901003 | |
| Streck Cell Preservative (aka CytoChex) | Streck | 213350 | |
| EQUIPMENT | |||
| 1 ml syringe | |||
| 10 ml serological pipette | |||
| 1000µl pipette | |||
| 1000µl pipette tips | |||
| 12 x 75mm flow tubes | |||
| 200µl gel loading tips | |||
| 200µl pipette | |||
| 22 gauge needle | |||
| 5 3/4" disposible pasteur pipet | VWR | 14672-200 | |
| 5 ml serological pipette | |||
| Automated pipettor | |||
| Capillary Blood Collection Tube (EDTA) | BD Microtainer | 365974 | |
| CellSearch Analyzer II | Veridex | 9555 | Includes magnests and verification cartirdges |
| CellSearch AutoPrep System | Veridex | 9541 | |
| Centrifuge | |||
| MagCellect Magnet | R&D Systems | MAG997 | |
| Small Latex Bulb | VWR | 82024-550 | |
| Vortex |
References
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