نموذج ماوس متثّل بالكبد من سرطان الكبد الناشئ في إعداد التهاب الكبد والتليف
Summary
هنا، ونحن نصف تطور نموذج المورين ذات الصلة سريريا من سرطان الكبد تلخيص السمات المناعية النموذجية للسرطان الكبدي (HCC).
Abstract
وقد أعاق عدم وجود نموذج حيواني ذي صلة سريرياً يتناول الخصائص المناعية النموذجية لسرطان الكبد الخلوي (HCC) إلى حد كبير توضيح الآليات الأساسية وتطوير استراتيجيات مبتكرة للعلاج المناعي. لتطوير نموذج حيواني مثالي ينقص HCC البشرية، تتلقى الفئران C57BL/6J منذوية المناعية المناعية أولاً حقن رابع كلوريد الكربون (CCl4)للحث على تليف الكبد، ثم تلقي خلايا كبدية أوسنتوجينية طبيعية من الذكور الشباب SV40 T مستضد (TAg)-الفئران المعدلة وراثيا (MTD2) عن طريق التضونداخل الطحال (ISPL). الاندروجين ولدت في الفئران الذكور المتلقي في سن البلوغ يبدأ التعبير TAg تحت سيطرة المروج الخاصة بالكبد. ونتيجة لذلك، تصبح خلايا الكبد المنقولة خلايا سرطانية وتشكل كتل الورم في إعداد تليف الكبد / تليف الكبد. هذا النموذج الجديد يحاكي بدء HCC الإنسان والتقدم في سياق تليف الكبد / تليف الكبد ويعكس السمات الأكثر نموذجية من HCC الإنسان بما في ذلك خلل المناعة.
Introduction
سرطان الكبد الخلوي (HCC) هو أسرع أنواع السرطان المتزايدة في الولايات المتحدة (الولايات المتحدة)1،2،3. كل عام، يتم تشخيص ما يقرب من 850،000 حالة جديدة4و5 و 700،000 المرضى يموتون من هذا المرض القاتل6،7،8،9،10 ، مما يجعلها ثاني أعلى سبب للوفاة المرتبطة بالسرطان في جميع أنحاء العالم. إدارة HCC تشمل الاستئصال الجراحي، زرع، الاستئصال، العلاج الكيميائي، أو العلاجات الجهازية، مثل سورافينيب11. التشخيص المبكر والإدارة مع استئصال جراحي أو زرع لها أعلى فائدة البقاء على قيد الحياة عموما4. للأسف، فإن غالبية المرضى الحاضرين في مرحلة لاحقة وتتطلب إدارة مع الاستئصال، chemoembolization أو سورافينيب12. سورافينيب، مثبط اتيوزين كيناز مستقبلات (RTKI)، وافقت عليه إدارة الغذاء والدواء في عام 2008 كعلاج الدواء الجهازية الوحيدة المتاحة لعلاج HCC غير قابلة للاستئصال. على الرغم من أن الدواء يوفر فقط زيادة متواضعة في البقاء على قيد الحياة عموما, من 7.9 إلى 10.7 أشهر13,أنها قدمت استراتيجية علاجية جديدة التي يمكن استخدامها لإدارة HCC.
التلاعب في الجهاز المناعي للقضاء على السرطانات الراسخة هو مجال ينمو بسرعة في أبحاث السرطان14. دراسات نقاط التفتيش المناعية قد متقدمة إلى حد كبير تطوير المخدرات المناعية العلاجية في علاج السرطان15,16. وافقت إدارة الأغذية والعقاقير على استخدام الأجسام المضادة (عبس) ضد مستضد الخلايا الليمفاوية T السامة للخلايا (CTLA-4)، وبروتين موت الخلايا المبرمج 1 (PD-1)، والرباط PD-L1 لعلاج الورم الميلانيني، وسرطان الرئة، وسرطان الرأس والرقبة، وسرطان المثانة17، 18 سنة , 19 سنة , 20. التجاربالسريرية للعلاج الأحادي أو الجمع باستخدام واحد أو عدة الأجسام المضادة ضد PD-1، PD-L1، أو CTLA-4 لعلاج HCC المتقدمة جارية21،22،23،وبعض وقد أظهرت التجارب نتائج إيجابية. في عام 2017، منحت إدارة الأغذية والعقاقير الموافقة المعجلة للأجسام المضادة للPD-1 لعلاج مرضى HCC، الذين هم مقاومة لسورافينيب، ولكن معدل الاستجابة الإجمالية لهذا العلاج هو فقط 14.3٪. لم تترجم استراتيجيات أخرى إلى ممارسة سريرية في هذا الوقت24,25. التغلب على التحمل المناعي العميق الناجم عن الورم لتحسين العلاج بنقاط التفتيشالمناعية 26; التنبؤ بفعالية العلاج بنقاط التفتيش المناعية؛ منع الأحداث السلبية المتعلقة بالمناعة؛ تحسين مسار الإدارة، والجرعة، والتردد؛ وإيجاد تركيبات فعالة من العلاجات27،28،29 كلها لا تزال مهام صعبة للغاية.
هناك العديد من النهج التقليدية المستخدمة للحث على HCC في نماذج الماوس حاليا وتستخدم اعتمادا على السؤال البحثي الخاص للمحقق30. نماذج الماوس HCC المستحثة كيميائيا مع المركبات السامة جينيا تحاكي الأورام الخبيثة الناجمة عن الإصابة. نماذج Xenograft من خلال زرع خارج الرحم أو تقويم العظام من خطوط الخلايا HCC هي مناسبة لفحص المخدرات. وقد تم تصميم عدد من الفئران المعدلة وراثيا للتحقيق في الفيزيولوجيا المرضية للالمقرس ة. تسمح الفئران المحورة وراثياً التي تعبر عن الجينات الفيروسية و/أو الأنكوجينيات و/أو عوامل النمو بتحديد المسارات التي ينطوي عليها تكوين الكبد. بسبب القيود المتأصلة، هذه النماذج لا تلخص الخصائص المناعية النموذجية التي ينظر إليها في HCC الإنسان، والتي أعاقت بشكل كبير توضيح الآليات الأساسية وتطوير استراتيجيات مبتكرة للعلاج المناعي14 ،15. لقد أنشأنا مؤخرًا نموذج ًا للمورين ذي صلة سريرياً. هذا النموذج الجديد لا يحاكي فقط بدء HCC الإنسان والتقدم ولكن يعكس أيضا معظم السمات النموذجية للأمراض البشرية بما في ذلك خلل المناعة. لقد ميّزنا خصائصه البيولوجية والمناعية. الاستفادة من هذا النموذج الجديد، لقد استكشفنا مختلف الاستراتيجيات المناعية لعلاج HCC31،32،33،34،35،36، 37.هذه المنصة الفريدة تسمح لنا لدراسة آليات تحمل المناعة الناجمة عن الورم ووضع استراتيجيات علاجية إثبات المفهوم لHCC نحو الترجمة السريرية في نهاية المطاف.
Protocol
Representative Results
Discussion
مع هذا البروتوكول، أنشأنا نموذج murine موثوق بها واستنساخها من HCC الذي يحاكي بدء HCC الإنسان والتقدم. سريريا, العديد من عوامل الخطر على التوالي الحث على إصابة الكبد, تليف الكبد, تليف الكبد والمرحلة النهائية من HCC. في بروتوكولنا، يتم استخدام حقن IP من CCl4 لإنتاج التليف الكبدي لأول مرة في الفئ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم هذا العمل من قبل NIH/ NCI R01 CA164335-01A1 (K. F. Staveley-O’Carroll, PI) وNIH/NCI R01CA208396 (مارك كستر، غوانغفو لي، كيفن ف. ستافيلي-أوكارول).
Materials
| Anesthesia machine | VETEQUIP | IMPAC6 | anesthesia machine for surgery |
| Butterfly needle | BD | 8122963 | Needle used for liver perfusion |
| C57BL/6 mice | Jackson Lab | 000664 | mice used in prototol |
| Carprofen | CRESCENT CHEMICAL | 20402 | carprofen for pain release |
| Cell Strainer | CORNING | REF 431751 | Cell strainer, 70µm, for hepatocytes isolation |
| Centrifuge | Beckman Coulter | Allegra X-30R | centrifuge for cell isolation |
| Clips | Teleflex Medical | REF 523700 | Titanium Clips for spleen |
| Microscope | Zeiss | Primovert | microscope for cell observation |
| Mtd2 mice | N/A | Gift from Dr. William A Held at roswell Park Cancer Institute in 2002, maintained in our lab | |
| Needle | BD | REF 305109 | BD precisionglide needle, 27G x 1/2 (0.4mm x 13mm) |
| Suture | ETHICON | J303H | coated VICRYL suture |
| SV40 T Ag antibody | Abcam | ab16879 | anti-SV40 T-antigen antibody for IHC |
| Syringe | BD | REF 309626 | 1 mL TB syringe for cell injection |
| Trypan blue | SIGMA | T 8154 | Trypan blue solution for cell viability test |
| Wound clips | Reflex | reflex9, Part. No. 201-1000 | stainless steel wound clips for wound close |
References
- O’Connor, S., Ward, J. W. Hepatocellular carcinoma – United States. Morbidity and Mortality Weekly Report. 59, 517-520 (2010).
- Petrick, J., Kelly, S., Altekruse, S., McGlynn, K., Rosenberg, P. Future of Hepatocellular Carcinoma Incidence in the United States Forecast Through 2030. Journal of clinical oncology: official journal of the American Society of Clinical Oncology. 34, 1787-1794 (2016).
- Greten, T., Lai, C., Li, G., Staveley-O’Carroll, K. Targeted and Immune-based Therapies for Hepatocellular Carcinoma. Gastroenterology. 156, 510-524 (2019).
- Llovet, J., Zucman-Rossi, J., Pikarsky, E., Sangro, B., Schwartz, M., Sherman, M., Gores, G. Hepatocellular Carcinoma. Nature reviews. Disease primers. 2, 16018 (2016).
- Ding, X., et al. Precision medicine for hepatocellular carcinoma: driver mutations and targeted therapy. Oncotarget. 8, 55715-55730 (2017).
- Colombo, M., Maisonneuve, P. Controlling liver cancer mortality on a global scale: still a long way to go. Journal of Hepatology. 67, 216-217 (2017).
- Llovet, J., Burroughs, A., Bruix, J. Hepatocellular carcinoma. Lancet. 362, 1907-1917 (2003).
- Parkin, D., Bray, F., Ferlay, J., Pisani, P. Estimating the world cancer burden: Globocan 2000. International Journal of Cancer. 94, 153-156 (2001).
- Thomas, M., Zhu, A. Hepocellular carcinoma: the need for progress. Journal of Clinical Oncology. 23, 2892-2899 (2005).
- Llovet, J., Bruix, J. Molecular targeted therapies in hepatocellular carcinoma. Hepatology. 48, 1312-1327 (2008).
- Bruix, J., Sherman, M. Management of hepatocellular carcinoma: an update. Hepatology. 53, 1020-1022 (2011).
- Pang, T., Lam, V. Surgical management of hepatocellular carcinoma. World Journal of Hepatology. 7, 245-252 (2015).
- Llovet, J., et al. Design and endpoints of clinical trials in hepatocellular carcinoma. Journal of the National Cancer Institution. 100, 698-711 (2008).
- Mueller, K. Cancer immunology and immunotherapy. Realizing the promise. Introduction. Science. 348, 54-55 (2015).
- Gajewski, T., Schreiber, H., Fu, Y. Innate and adaptive immune cells in the tumor microenvironment. Nature Immunology. 14, 1014-1022 (2013).
- Ribas, A., Wolchok, J. Combining cancer immunotherapy and targeted therapy. Current Opinion in Immunology. 25, 291-296 (2013).
- Postow, M., Callahan, M., Wolchok, J. Immune checkpoint blockade in cancer therapy. Journal of Clinical Oncology: Official Journal of the American Society of Clinical Oncology. 33, 1974-1982 (2015).
- Gao, J., et al. VISTA is an inhibitory immune checkpoint that is increased in ipilimumab therapy in patients with prostate cancer. Nature Medicine. 23, 551-555 (2017).
- Hahn, A., Gill, D., Pal, S., Agarwal, N. The future of immune checkpoint cancer therapy after PD-1 and CTLA-4. Immunotherapy. 9, 681-692 (2017).
- Remon, J., Besse, B. Immune checkpoint inhibitors in first-line therapy of advanced non-small cell lung cancer. Current Opinion in Oncology. 29, 97-104 (2017).
- Kudo, M. Immune checkpoint blockade in hepatocellular carcinoma: 2017 update. Liver Cancer. 6, 1-12 (2017).
- Kudo, M. Immune checkpoint inhibition in hepatocellular carcinoma: Basics and ongoing clinical trials. Oncology. 92, 50-62 (2017).
- Breous, E., Thimme, R. Potential of immunotherapy for hepatocellular carcinoma. Journal of Hepatology. 54, 830-834 (2011).
- Sprinzl, M., Galle, P. Facing the dawn of immunotherapy for hepatocellular carcinoma. Journal of Hepatology. 59, 9-10 (2013).
- Liu, D., Staveley-O’Carroll, K., Li, G. Immune-based therapy clinical trials in hepatocellular carcinoma. Journal of Clinical Cell Immunology. 6, 376 (2015).
- Greten, T., Wang, X., Korangy, F. Current concepts of immune based treatments for patients with HCC: from basic science to novel treatment approaches. Gut. 64, 842-848 (2015).
- Koster, B., de Gruijl, T., van den Eertwegh, A. Recent developments and future challenges in immune checkpoint inhibitory cancer treatment. Current Opinion in Oncology. 27, 482-488 (2015).
- Johnson, D., Sullivan, R., Menzies, A. Immune checkpoint inhibitors in challenging populations. Cancer. 123, 1904-1911 (2017).
- Li, H., et al. Programmed cell death-1 (PD-1) checkpoint blockade in combination with an mTOR inhibitor restrains hepatocellular carcinoma growth induced by hepatoma cell-intrinsic PD-1. Hepatology. 66, 1920-1933 (2017).
- Heindryckx, F., Colle, I., van Vlierberghe, H. Experimental mouse models for hepatocellular carcinoma research. International Journal of Experimental Pathology. 90, 367-386 (2009).
- Qi, X., et al. Development of inCVAX, in situ cancer vaccine, and its immune response in mice with hepatocellular cancer. Journal of Clinical and Cellular Immunology. 7, 438 (2016).
- Qi, X., et al. Development of a radiofrequency ablation platform in a clinically relevant murine model of hepatocellular cancer. Cancer Biology and Therapy. 16, 1812-1819 (2015).
- Liu, D., et al. Sunitinib represses regulatory T cells to overcome immunotolerance in a murine model of hepatocellular cancer. Oncoimmunology. 7, 1372079 (2017).
- Staveley-O’Carroll, K., et al. In vivo ligation of CD40 enhances priming against the endogenous tumor antigen and promotes CD8+ T cell effector function in SV40 T antigen transgenic mice. Journal of Immunology. 171, 697-707 (2003).
- Avella, D., et al. Regression of established hepatocellular carcinoma is induced by chemoimmunotherapy in an orthotopic murine model. Hepatology. 55, 141-152 (2012).
- Li, G., et al. Successful chemoimmunotherapy against hepatocellular cancer in a novel murine model. Journal of Hepatology. 66, 75-85 (2017).
- Li, G., et al. Nanoliposome C6-ceramide increases the anti-tumor immune response and slows growth of liver tumors in ice. Gastroenterology. 154, 1024-1036 (2018).
- Held, W., et al. T antigen expression and tumorigenesis in transgenic mice containing a mouse major urinary protein/SV40 T antigen hybrid gene. EMBO Journal. 8, 183-191 (1989).
- Hanahan, D., Weinber, R. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 144, 646-674 (2011).
