En musemodel af ufuldstændigt resected blødt væv sarkom til test (Neo) adjuverende behandlinger
Summary
I denne protokol beskriver vi en musemodel af ufuldstændig kirurgisk resektion af bløddelssarkom til test (neo)adjuverende behandlinger.
Abstract
Kirurgi er ofte den første behandling for mange solide tumorer. Men, lokale tilbagefald ofte opstår efter primær tumor resektion, trods adjuverende eller neo-adjuverende behandlinger. Dette sker, når kirurgiske margener er utilstrækkeligt tumor-fri, resulterer i resterende kræftceller. Fra et biologisk og immunologisk perspektiv, kirurgi er ikke en null begivenhed; sårhelingsmiljøet er kendt for at fremkalde både pro- og anti-tumorigenic veje. Som følge heraf bør prækliniske modeller for lægemiddeludvikling, der har til formål at forebygge lokalt tilbagefald, omfatte kirurgisk resektion, når der testes nye (neo)adjuverende behandlinger, for at modellere de kliniske indstillinger hos patienter, der behandles med kirurgi.
Her beskriver vi en musemodel af ufuldstændig kirurgisk resektion af WEHI 164 bløddelssarkom, der gør det muligt at teste (neo)adjuverende behandlinger i forbindelse med et sårhelingsrespons. I denne model, 50% eller 75% af tumoren er fjernet, efterlader nogle kræft væv in situ til model brutto resterende sygdom efter operation i den kliniske indstilling. Denne model gør det muligt at teste behandlinger i forbindelse med kirurgi, samtidig med at man overvejer sårhelingsresponsen, hvilket kan påvirke effekten af (neo)adjuverende behandlinger. Den ufuldstændige kirurgiske resektion resulterer i reproducerbar genvækst af tumoren i alle mus i mangel af adjuverende behandling. Adjuverende behandling med checkpoint blokade resulterer i reduceret tumor genvækst. Denne model er således velegnet til test af behandlinger i forbindelse med debulking kirurgi og dens tilhørende sårheling svar og kan udvides til andre typer af fast kræft.
Introduction
Kirurgi er fortsat den vigtigste behandlingsmulighed for mange solidetumorer 1, herunder blødt væv sarkom2,3. På trods af forbedringer i kræft kirurgi teknikker, og kombinationer med (neo) adjuverende behandlinger, der er stadig en høj risiko for kræft tilbagefald og metastase efter primær tumor resektion4,5. I bløddelssarkom forekommer tilbagefald særligt locoregionalt på operationsstedet, hvilket resulterer i øget sygelighed og dødelighed. I den kliniske indstilling, Det kan være vanskeligt at opnå brede nok margener (f.eks på grund af anatomiske begrænsninger), resulterer i ufuldstændig resektion og efterfølgende tumor tilbagefald6. Kirurgisk stress og den efterfølgende proces med sårheling er kendt for at skabe en immunosuppressiv tumor mikromiljø gunstige for tumor tilbagefald7,8. Derfor bør opdagelsen og udviklingen af nye behandlingsformer for bløddelssarkom, især immunterapier, ideelt set tage den kirurgiske sårhelingsrespons i betragtning.
De fleste prækliniske undersøgelser for adjuverende behandlinger udføres i første omgang ved hjælp af subkutane syngeneic eller xenotransplant musemodeller, uden at indarbejde den kirurgiske stress og sårhelingrespons 9,10. Derfor har vi udviklet en syngeneic subkutane mus blødt væv sarkom model indarbejde ufuldstændig kirurgisk resektion. WEHI 164 fibrosarkom celler er podet subkutane, og når tumorer er etableret, vi fjerner 50-75% af tumor bulk(Figur 1A-E). Tumorer konsekvent igen vokse fra de resterende tumor. Denne model giver mulighed for at teste adjuverende behandlinger, mens man overvejer effekten af kirurgisk stress og sårheling. Lignende kirurgiske modeller af ufuldstændig resektion er blevet anvendt i en række undersøgelser af flere grupper og fundet at være reproducerbare og effektive11,,12,13. Her giver vi en detaljeret beskrivelse af denne protokol.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi leverer en protokol til en musemodel af ufuldstændig kirurgisk resektion af bløddelssarkom til at teste perioperative behandlinger. Vi har også standardiseret det kirurgiske snit for at muliggøre vurdering af sårheling mellem mus efter behandling.
Tumor placering er en vigtig del af denne protokol. Vi har valgt en subkutan tumor model for at give nem kirurgisk adgang til tumorstedet og administration af lokale behandlinger med minimal byrde på musene. Det er også vigtigt at sikre, at…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde er støttet af tilskud fra Sock det til Sarcoma! Foundation, den australske og New Zealand Sarcoma Association, Children’s Leukæmi & Cancer Research Foundation og Perpetual Philanthropy. W.J.L støttes af et Simon Lee Fellowship og et forskningsstipendium fra National Health and Medical Research Council og Cancer Council WA.
Materials
| 26 gauge 0.5 mL insulin syringe | Becton Dickinson, Australia | 326769 | None |
| 2-Mercaptoethanol | Life Technologies Australia Pty Ltd | 21985023 | None |
| Anaestetic gas machine | Darvall Vet, Australia | SKU: 2848 | None |
| Anti-CTLA-4 | BioXcell, USA | BE0164 | None |
| Anti-PD-1 | BioXcell, USA | BP0273 | None |
| Buprenorphine Hydrochloride Injection, 0.3mg/mL | RB healthcare UK Limited, UK | 55175 | Prescription order |
| Chlorhexidine Surgical Scrub 4% | Perigo Australia, Australia | CHL01449F(scrub | None |
| Fetal Bovine serum | CellSera, Australia | AU-FBS-PG | None |
| Forceps Fine 10.5 cm | Surgical house, Western Australia | CC74110 | None |
| Forceps Fine 12 cm Serrated | Surgical house, Western Australia | CC74212 | None |
| Forceps Halsted 14 cm | Surgical house, Western Australia | CD01114 | None |
| Heating chamber | Datesand Ltd, UK | Mini-Thermacage | None |
| HEPES (1M) | Life Technologies Australia Pty Ltd | 15630080 | None |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health, Australia | SKU: 29405 | Prescription order |
| Lubricating Eye Ointment | Alcon | n/a | None |
| Penicillin/streptomycin 1000X | Life Technologies Australia Pty Ltd | 15140122 | None |
| Phosphate Buffered Solution 10x | Life Technologies Australia Pty Ltd | 70013-032 | None |
| Reflex 7mm Clips | Able scientific, Australia | AS59038 | None |
| Reflex 7mm Wound Clip Applicator | Able scientific, Australia | AS59036 | None |
| Reflex Wound Clip Remover | Able scientific, Australia | AS59037 | None |
| Rodent Qube Anesthesia Breathing Circuit | Darvall Vet, Australia | #7885 | None |
| Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 Medium + L-glutamine | Life Technologies Australia Pty Ltd | 21870092 | None |
| Scissors Iris STR 11 cm | Surgical house, Western Australia | KF3211 | None |
| Scissors Iris STR 9 cm | Surgical house, Western Australia | JH4209 | None |
| Small Induction Chamber | Darvall Vet, Australia | SKU: 9630 | None |
| TrypLE express 1x | Life Technologies Australia Pty Ltd | 12604-021 | None |
References
- Orosco, R. K., et al. Positive Surgical Margins in the 10 Most Common Solid Cancers. Scientific Reports. 8 (1), 5686 (2018).
- Haas, R. L., et al. Perioperative Management of Extremity Soft Tissue Sarcomas. Journal of Clinical Oncology. 36 (2), 118-124 (2018).
- Brennan, M. F., Antonescu, C. R., Moraco, N., Singer, S. Lessons learned from the study of 10,000 patients with soft tissue sarcoma. Annals of Surgery. 260 (3), 416-421 (2014).
- Smith, H. G., et al. Patterns of disease relapse in primary extremity soft-tissue sarcoma. British Journal of Surgery. 103 (11), 1487-1496 (2016).
- Uramoto, H., Tanaka, F. Recurrence after surgery in patients with NSCLC. Translational Lung Cancer Research. 3 (4), 242-249 (2014).
- Stojadinovic, A., et al. Analysis of the prognostic significance of microscopic margins in 2,084 localized primary adult soft tissue sarcomas. Annals of Surgery. 235 (3), 424-434 (2002).
- Krall, J. A., et al. The systemic response to surgery triggers the outgrowth of distant immune-controlled tumors in mouse models of dormancy. Science Translational Medicine. 10 (436), (2018).
- Bakos, O., Lawson, C., Rouleau, S., Tai, L. H. Combining surgery and immunotherapy: turning an immunosuppressive effect into a therapeutic opportunity. Journal for ImmunoTherapy of Cancer. 6 (1), 86 (2018).
- Predina, J. D., et al. Characterization of surgical models of postoperative tumor recurrence for preclinical adjuvant therapy assessment. American Journal of Translational Research. 4 (2), 206-218 (2012).
- Talmadge, J. E., Singh, R. K., Fidler, I. J., Raz, A. Murine models to evaluate novel and conventional therapeutic strategies for cancer. American Journal of Pathology. 170 (3), 793-804 (2007).
- Khong, A., et al. The efficacy of tumor debulking surgery is improved by adjuvant immunotherapy using imiquimod and anti-CD40. BMC Cancer. 14, 969 (2014).
- Broomfield, S., et al. Partial, but not complete, tumor-debulking surgery promotes protective antitumor memory when combined with chemotherapy and adjuvant immunotherapy. Cancer Research. 65 (17), 7580-7584 (2005).
- Predina, J. D., et al. A positive-margin resection model recreates the postsurgical tumor microenvironment and is a reliable model for adjuvant therapy evaluation. Cancer Biology & Therapy. 13 (9), 745-755 (2012).
- Tsukamoto, A., Serizawa, K., Sato, R., Yamazaki, J., Inomata, T. Vital signs monitoring during injectable and inhalant anesthesia in mice. Experimental Animals. 64 (1), 57-64 (2015).
- Overwijk, W. W., Restifo, N. P. B16 as a mouse model for human melanoma. Current Protocols in Immunology. , (2001).
- Predina, J., et al. Changes in the local tumor microenvironment in recurrent cancers may explain the failure of vaccines after surgery. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (5), E415-E424 (2013).
- Endo, M., Lin, P. P. Surgical margins in the management of extremity soft tissue sarcoma. Chinese Clinical Oncology. 7 (4), 37 (2018).
- Liu, J., et al. Improved Efficacy of Neoadjuvant Compared to Adjuvant Immunotherapy to Eradicate Metastatic Disease. Cancer Discovery. 6 (12), 1382-1399 (2016).
- Park, C. G., et al. Extended release of perioperative immunotherapy prevents tumor recurrence and eliminates metastases. Science Translational Medicine. 10 (433), (2018).
- Tai, L. H., et al. A mouse tumor model of surgical stress to explore the mechanisms of postoperative immunosuppression and evaluate novel perioperative immunotherapies. Journal of Visualized Experiments. (85), e51253 (2014).
- Gast, C. E., Shaw, A. K., Wong, M. H., Coussens, L. M. Surgical Procedures and Methodology for a Preclinical Murine Model of De Novo Mammary Cancer Metastasis. Journal of Visualized Experiments. (125), (2017).
- Qiu, W., Su, G. H. Development of orthotopic pancreatic tumor mouse models. Methods in Molecular Biology. 980, 215-223 (2013).
- Erstad, D. J., et al. Orthotopic and heterotopic murine models of pancreatic cancer and their different responses to FOLFIRINOX chemotherapy. Disease Models & Mechanisms. 11 (7), (2018).
