Transarterial Toediening van Oncolytic Virussen voor Locoregionale Therapie van Orthotope HCC in Ratten
Summary
Oncolytic virotherapies are under development as novel therapeutics for the treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). Here we describe a method for locoregional therapy of HCC via hepatic arterial administration of oncolytic virus.
Abstract
Hepatocellular carcinoma (HCC) is a disease with limited treatment options and poor prognosis. In recent years, oncolytic virotherapies have proven themselves to be potentially powerful tools to fight malignancy. Due to the unique dual blood supply in the liver, it is possible to apply therapies locally to orthotopic liver tumors, which are predominantly fed by arterial blood flow. We have previously demonstrated that hepatic arterial delivery of oncolytic viruses results in safe and efficient transduction efficiency of multifocal HCC lesions, resulting in significant prolongation of survival in immune competent rats. This procedure closely mimics the application of transarterial embolization in patients, which is the standard palliative care provided to many HCC patients. The ability to administer tumor therapies through the hepatic artery in rats allows for a highly sophisticated preclinical model for evaluating novel viral vectors under development. Here we describe the detailed protocol for microdissection of the hepatic artery for infusion of oncolytic virus vectors to treat orthotopic HCC.
Introduction
Hepatocellulair carcinoom (HCC) is de vijfde meest voorkomende kanker in de wereld, en de derde belangrijke oorzaak van kanker-gerelateerde dood, waardoor het een belangrijke gezondheids-zorg 1,2. Voor patiënten die niet in aanmerking komen voor resectie van de tumor, of die in afwachting van een levertransplantatie, locoregionale therapie waarbij transarterial embolisatie (TAE) of transarterial chemoembolization (TACE) worden toegepast als standaard palliatieve zorg 3,4. Deze therapieën gebruik maken van de unieke eigenschap van de dubbele bloedtoevoer in de lever, waarbij tumoren bijna uitsluitend worden gevoed door de lever arteriële bloedstroom, terwijl de omringende lever het merendeel van de bloedtoevoer van de poortader 5,6 krijgt.
Vanwege de extreem beperkte efficacies gevestigde therapieën voor HCC hebben oncolytische virussen ontwikkeld tot veelbelovende alternatieve therapeutica. JX-594, onlangs omgedoopt tot Pexa-Vec, is een thymidine-kinase verwijderd vaccinia vector, gewapend met granulocyt-macrophage-koloniestimulerende factor (GM-CSF), welke fase II klinische proef voor HCC 7 heeft voltooid. Meer recent is een recombinant vesiculair stomatitis virus vector (VSV) die humaan interferon-bèta een fase I klinische proef aangegeven voor sorafenib-refractaire HCC (NCT01628640). Als oncolytische virussen dichter op de goedkeuring voor klinische toepassing voor HCC patiënten bewegen, de noodzaak van een effectieve toedieningsroute targeten multifocale ziekte is evident. Terwijl systemische toediening nauwelijks worden door inefficiënte tumor transductie kan intratumorale toepassingen de werkzaamheid van de therapie om de geïnjecteerde tumor beperkt, waardoor uninjectable microscopische lesies vatbaar voor ziekteprogressie.
We hebben een wijze om de hepatische slagader bij ratten oncolytische virus therapie mogelijk in een locoregionale wijze orthotopische HCC streefdoel. We hebben aangetoond dat deze toedieningsweg resulteert in veilige en effective transductie van multifocale HCC knobbeltjes, wat resulteert in aanzienlijke overleving verlenging in immuuncompetente ratten 8-10. Hier beschrijven we de methode hebben, ontleden en injecteren in de leverslagader bij ratten. Een schema van de procedure is weergegeven in figuur 1 (eerder gepubliceerd 9)
Protocol
Representative Results
Discussion
Although direct intratumoral injection is undoubtedly the simplest method to result in efficient tumor transduction of a single tumor nodule, hepatic arterial infusion represents an ideal administration route to target multifocal, orthotopic HCC. This method has proven to be both safe and effective for treating HCC in immune competent rats with oncolytic viruses. Furthermore, since HCC patients are routinely treated by transarterial application of chemoembolization, the method described here is readily translatable to …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported by the SFB 824 subprojects C6 and C7 (DFG Sonderforschungsbereich 824), German Research Foundation, Bonn, Germany.
Materials
| Veterinary clippers | Aesculap | GT415 | Small, cordless trimmer ideal for removing fur from surgical area |
| Stereomicroscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
| 30G Needles | Braun | 4656300 | 30G x ½” |
| 1ml syringes | Braun | 9161406V | Tuberculin syringe |
| Disposable scalpel | Feather | 2975#15 | #15 blade |
| Standard surgical scissors | Fine Science Tools | 14001-13 | Sharp/blunt, for opening skin and muscle |
| Adson forcep | Fine Science Tools | 1101-12 | With teeth, for grasping skin and muscle |
| Alm retractor | Fine Science Tools | 17008-07 | With blunt teeth, for spreading abdominal cavity open during surgery |
| Gauze swabs | Lohmann & Rauscher | 18504 | 7.5 x 7.5 cm, should be autoclaved prior to use |
| Cotton-tipped applicator swabs | Lohmann & Rauscher | 11970 | Sterile |
| Fine-tipped foreceps | Fine Science Tools | 11063-07 | 0.4mm, angled tip, for dissecting hepatic artery |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 91500-09 | For delicate cutting |
| Micro-needle holder | Fine Science Tools | 12076-12 | For ligating gastroduodenal artery |
| Needle holder | Fine Science Tools | 12005-15 | Tungsten carbide jaws |
| 7-0 Prolene sutures | Ethicon | 8648H | Polypropylene suture with curved needle, for ligating gastroduodenal artery |
| 4-0 Vicryl sutures | Ethicon | V3040H | With curved needle attached |
| Infrared warming lamp | Beurer | IL11 | For maintaining body temperature post-operatively |
References
- Murray, C. J., Lopez, A. D. Evidence-based health policy – lessons from the Global Burden of Disease Study. Science. 274, 740-743 (1996).
- Parkin, D. M., Bray, F., Ferlay, J., Pisani, P. Estimating the world cancer burden: Globocan 2000. Int J Cancer. 94, 153-156 (2001).
- Bruix, J., Sala, M., Llovet, J. M. Chemoembolization for hepatocellular carcinoma. Gastroenterology. 127, 179-188 (2004).
- Miraglia, R., Pietrosi, G., Maruzzelli, L., Petridis, I., Caruso, S., Marrone, G., Mamone, G., Vizzini, G., Luca, A., Gridelli, B. Efficacy of transcatheter embolization/chemoembolization (TAE/TACE) for the treatment of single hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol. 13, 2952-2955 (2007).
- Breedis, C., Young, G. The blood supply of neoplasms in the liver. Am J Pathol. 30, 969-977 (1954).
- Nakashima, T., Kojiro, M. Pathologic characteristics of hepatocellular carcinoma. Semin Liver Dis. 6, 259-266 (1986).
- Heo, J., et al. Randomized dose-finding clinical trial of oncolytic immunotherapeutic vaccinia JX-594 in liver cancer. Nat Med. 19, 329-336 (2013).
- Altomonte, J., Marozin, S., Schmid, R. M., Ebert, O. Engineered newcastle disease virus as an improved oncolytic agent against hepatocellular carcinoma. Mol Ther. 18, 275-284 (2010).
- Shinozaki, K., Ebert, O., Kournioti, C., Tai, Y. S., Woo, S. L. Oncolysis of multifocal hepatocellular carcinoma in the rat liver by hepatic artery infusion of vesicular stomatitis virus. Mol Ther. 9, 368-376 (2004).
- Shinozaki, K., Ebert, O., Woo, S. L. Eradication of advanced hepatocellular carcinoma in rats via repeated hepatic arterial infusions of recombinant VSV. Hepatology. 41, 196-203 (2005).
- Altomonte, J., et al. Synergistic antitumor effects of transarterial viroembolization for multifocal hepatocellular carcinoma in rats. Hepatology. 48, 1864-1873 (2008).
