الطعم الخيفي التقويمي للفأر الوراثي لنمذجة سرطان البنكرياس
Summary
تلخص الطعم الخيفي المتعامد للفأر التخليقي للسرطان الغدي القنوي البنكرياسي (PDAC) البيولوجيا والأنماط الظاهرية والاستجابات العلاجية للأنواع الفرعية للمرض. نظرا لتطور الورم السريع والقابل للتكرار ، فإنها تستخدم على نطاق واسع في الدراسات قبل السريرية. هنا ، نعرض الممارسات الشائعة لتوليد هذه النماذج ، وحقن مزارع PDAC للفأر الجيني في البنكرياس.
Abstract
سرطان البنكرياس الغدي النخوي (PDAC) هو مرض معقد للغاية يتميز ببيئة دقيقة غير متجانسة للورم تتكون من سدى متنوعة وخلايا مناعية وأوعية وأعصاب ومكونات مصفوفة خارج الخلية. على مر السنين ، تم تطوير نماذج مختلفة من الفئران من PDAC لمواجهة التحديات التي يفرضها تقدمها ، وإمكانات النقيلي ، وعدم تجانس النمط الظاهري. أظهرت الطعم الخيفي التقويمي للفأر ذو الكفاءة المناعية ل PDAC وعدا جيدا بسبب تطور الورم السريع والقابل للتكرار مقارنة بنماذج الفئران المعدلة وراثيا. علاوة على ذلك ، إلى جانب قدرتها على تقليد السمات البيولوجية التي لوحظت في PDAC الأصلي ، تتيح نماذج الفئران الخيفية التقويمية القائمة على خط الخلية إجراء تجارب واسعة النطاق في الجسم الحي . وبالتالي ، تستخدم هذه النماذج على نطاق واسع في الدراسات قبل السريرية لتحليل النمط الظاهري للنمط الجيني السريع والاستجابة للأدوية. الهدف من هذا البروتوكول هو توفير نهج قوي وقابل للتكرار لحقن مزارع خلايا PDAC الأولية للفأر بنجاح في بنكرياس الفئران المتلقية الوراثية. بالإضافة إلى التفاصيل الفنية ، يتم تقديم معلومات مهمة يجب مراعاتها قبل إجراء هذه التجارب.
Introduction
في الآونة الأخيرة ، أصبح PDAC السبب الرئيسي الثالث للوفيات المرتبطة بالسرطان في العالم الغربي1. يسبب أعلى معدل وفيات بين جميع أنواع السرطان ومعدل بقاء إجمالي لمدة 10 سنوات ~ 1٪ ، والذي لم يتغير منذ عقود2. نظرا لعدم إحراز تقدم في علاج PDAC ، من المتوقع أن يصبح هذا المرض السبب الرئيسي الثاني للوفيات المرتبطة بالسرطان بحلول العقد المقبل3.
أورام PDAC هي كيانات معقدة تتميز ببيئة دقيقة متنوعة للورم (TME) تتكون من مجموعة غير متجانسة من مكونات المصفوفة السدى والأوعية الدموية والمناعية وخارج الخلية4. تؤثر الاختلافات في تكوين TME على تشخيص المرض والاستجابة للعلاج4،5،6. في الواقع ، أظهرت العديد من الدراسات أن النوع الفرعي القاعدي من اللحمة المتوسطة من PDAC يرتبط ب TME شديد المناعة ويظهر انخفاضا في البقاء على قيد الحياة وعدم الاستجابة للعلاجات7،8،9،10،11،12. لذلك ، يظل الفهم الأعمق للاختلافات في تكوين TME وكيف تؤثر هذه الميزات على بيولوجيا الورم عاملا مهما لتطوير علاجات دقيقة جزيئيا. لفهم البيولوجيا الكامنة وراء هذا النمط الظاهري المعقد بشكل أفضل وتحديد الاستراتيجيات العلاجية القادرة على التغلب على الحاجز الذي يشكله TME ل PDAC ، لا غنى عن النماذج في الجسم الحي.
يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لأي نظام نموذج قبل سريري للسرطان في أنه يجب أن يحاكي الأنماط الظاهرية البشرية ، ويلخص كلا من عدم التجانس الجيني والوسط الذي يضم العديد من المجموعات اللحمية والمناعة التي تشكل TME. لذلك ، عند اختيار نماذج الماوس للبحوث قبل السريرية ، يجب مراعاة العديد من الجوانب. للتحقيق في التفاعل المناعي للورم ، يمكن حقن خطوط الخلايا السرطانية المتوافقة مع الأنسجة في الفئران ذات الكفاءة المناعية التخليقية الجينية. في معظم الحالات ، يتم حقنها تحت الجلد في جناح الفأر ، مما يسمح بمراقبة الورم بسهولة عن طريق الجس أو الفحص البصري. ومع ذلك ، فإن النماذج الناتجة لا تحاكي نمو الخلايا السرطانية في أعضائها الأصلية. لذلك ، أصبحت عمليات زرع تقويم العظام المعيار الذهبي لنماذج الطعم الخيفي.
تتميز الطعم الخيفي المتعامد للفأر بالعديد من المزايا: فهي فعالة من حيث التكلفة ، ويمكن إنشاؤها بإجراء بسيط نسبيا ، وتؤدي إلى نماذج ذات تركيبة جزيئية معروفة ، بالإضافة إلى تطور الورم والنمط الظاهري القابل للتكرار ويمكن التنبؤ به. في الواقع ، في حين أن نماذج xenograft المشتقة من المريض تمثل سلوك خلايا PDAC البشرية بدقة ، فإن الحاجة إلى الزرع في الفئران التي تعاني من نقص المناعة لتجنب رفض الكسب غير المشروع تحد من تحليل تفاعلات الورم المناعي وسدى الورم ، مما يسمح للباحثين بالتقاط صورة جزئية فقط لتعقيد هذه الأورام. تتمتع الطعم الخيفي التقويمي الجيني ل PDAC بميزة في هذا الصدد أيضا مقارنة بنماذج الفئران المعدلة وراثيا (GEMMs). تلخص GEMMs بدقة تكوين أورام PDAC البشرية وعدم التجانس الذي لوحظ في مرضى PDAC. ومع ذلك ، بسبب هذه الميزات ، يمكن أن تظهر أورام GEMM تباينا كبيرا في التركيب الجيني ، وتطور الورم ، والعدوانية ، والتمايز النسيجي ، وتكوين TME. في حين أن هذا يمكن أن يكون ميزة في بعض الدراسات ، إلا أنه يحد من دراسات النمط الجيني إلى النمط الظاهري والتحقيق المركز في الأنماط الظاهرية PDAC13. لذلك ، تشكل الطعم الخيفي التقويمي للفأر مقايضة جيدة ونموذجا لإجراء دراسات مضيف الورم والعلاج في الجسم الحي. تحدد هذه الورقة بروتوكولا لتجارب زرع تقويم العظام لخلايا PDAC للفأر في بنكرياس الفأر.
Protocol
Representative Results
Discussion
تمثل الطعم الخيفي المتعامد للفأر التخليقي نموذجا قويا للدراسات قبل السريرية نظرا لفعاليتها من حيث التكلفة وقابليتها للتكرار والإجراءات التجريبية البسيطة نسبيا13,15. لا تسمح هذه النماذج بدراسة التفاعلات بين الورم والمضيف فحسب ، بل تضمن أيضا الحفاظ على عدم ا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر مرفق TUM للحيوانات ومرفق التصوير الأساسي لقسم الطب النووي ، Klinikum rechts der Isar ، على الدعم الفني الممتاز. تم دعم هذه الدراسة من قبل اتحاد السرطان الألماني (DKTK) ، Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG SA 1374 / 4-2 ، DFG SA 1374 / 6-1 ، SFB 1321 Project-ID 329628492 P06 و P11 و S01) إلى DS ، ومؤسسة فيلهلم ساندر (2020.174.1 و 2017.091.2) إلى DS ، ومجلس البحوث الأوروبي (ERC CoG No. 648521 ، إلى D.S.).
Materials
| 27 G cannula | B.Braun | 08915992 | |
| Atipamezole (Antisedan 5 mg/mL) | Orion Corporation | 23554.00.00 | |
| Autoclip Stainless Steel Wound Clips, 9 mm | Braintree Scientific | NC9334081 | |
| Dulbecco`s Modified Eagle Medium | Sigma-Aldrich | D5796-500ML | |
| Eye cream (Bepanthen) | Bayer Vital GmbH | 1578675 | |
| FBS | Sigma-Aldrich | S0615 | |
| Fentanyl (50 µg/mL) | Eurovet Animal Health BV | 9113473 | |
| Flumazenile (Flumazenil-hameln 0.1 mg/mL) | Hameln pharma | 09611975 | |
| Medetomidine (Sedator 1 mg/mL) | Eurovet Animal Health BV | 400926.00.00 | |
| Meloxicam (Metacam 5 mg/mL) | Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH | 3937902 | |
| Microliter syringe | Hamilton | HT80908 | |
| Midazolam (5 mg/mL) | Hexal | 00886423 | |
| NaCl | B. Braun | 2737756 | |
| Naloxone (Naloxon-hameln 0.4 mg/mL) | hameln pharma | 04464535 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | P7059-1L | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333-100ML | |
| Suture (Ethilon) | Ethicon | 9999034 | |
| TrypZean Solution 1x | Sigma-Aldrich | T3449 |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2020. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 70 (1), 7-30 (2020).
- Quaresma, M., Coleman, M. P., Rachet, B. 40-year trends in an index of survival for all cancers combined and survival adjusted for age and sex for each cancer in England and Wales, 1971-2011: A population-based study. Lancet. 385 (9974), 1206-1218 (2015).
- Rahib, L., Wehner, M. R., Matrisian, L. M., Nead, K. T. Estimated projection of US cancer incidence and death to 2040. JAMA Network Open. 4 (4), 214708 (2021).
- Schneider, G., Schmidt-Supprian, M., Rad, R., Saur, D. Tissue-specific tumorigenesis: Context matters. Nature Reviews Cancer. 17 (4), 239-253 (2017).
- Olive, K. P., et al. Inhibition of Hedgehog signaling enhances delivery of chemotherapy in a mouse model of pancreatic cancer. Science. 324 (5933), 1457-1461 (2009).
- Ruscetti, M., et al. Senescence-induced vascular remodeling creates therapeutic vulnerabilities in pancreas cancer. Cell. 181 (2), 424-441 (2020).
- Aung, K. L., et al. Genomics-driven precision medicine for advanced pancreatic cancer: Early results from the COMPASS trial. Clinical Cancer Research. 24 (6), 1344-1354 (2018).
- Chan-Seng-Yue, M., et al. Transcription phenotypes of pancreatic cancer are driven by genomic events during tumor evolution. Nature Genetics. 52 (2), 231-240 (2020).
- Kalimuthu, S. N., et al. Morphological classification of pancreatic ductal adenocarcinoma that predicts molecular subtypes and correlates with clinical outcome. Gut. 69 (2), 317-328 (2020).
- Hayashi, A., et al. A unifying paradigm for transcriptional heterogeneity and squamous features in pancreatic ductal adenocarcinoma. Nature Cancer. 1 (1), 59-74 (2020).
- Mueller, S., et al. Evolutionary routes and KRAS dosage define pancreatic cancer phenotypes. Nature. 554 (7690), 62-68 (2018).
- Falcomata, C., et al. Selective multi-kinase inhibition sensitizes mesenchymal pancreatic cancer to immune checkpoint blockade by remodeling the tumor microenvironment. Nature Cancer. 3 (3), 318-336 (2022).
- 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).
- von Burstin, J., et al. E-cadherin regulates metastasis of pancreatic cancer in vivo and is suppressed by a SNAIL/HDAC1/HDAC2 repressor complex. Gastroenterology. 137 (1), 361-371 (2009).
- Mallya, K., Gautam, S. K., Aithal, A., Batra, S. K., Jain, M. Modeling pancreatic cancer in mice for experimental therapeutics. Biochimica et Biophysica Acta – Reviews on Cancer. 1876 (1), 188554 (2021).
