מודל Ex Vivo של סרטן השחלות גרורות פריטוניאליות באמצעות Omentum אנושי
Summary
פרוטוקול זה מתאר את הקמתו של מודל אקס ויו תלת-ממדי (3D) של אינטראקציה בין תאים סרטניים ל-omentum. המודל מספק פלטפורמה להבהרת מנגנונים מעודדי גידול בתוך נישת השומן ולבדיקת טיפולים חדשניים.
Abstract
סרטן השחלות הוא הממאירות הגינקולוגית הקטלנית ביותר. האומנטום ממלא תפקיד מפתח במתן מיקרו-סביבה תומכת לתאי סרטן שחלות גרורתיים, כמו גם אותות מודולריים חיסוניים המאפשרים סבילות לגידול. עם זאת, יש לנו מודלים מוגבלים המחקים באופן הדוק את האינטראקציה בין תאי סרטן השחלות ורקמות עשירות בשומן. כדי להבין עוד יותר את המנגנונים התאיים והמולקולריים שבאמצעותם האומנטום מספק מיקרו-סביבה פרו-גידולית, פיתחנו מודל 3D ex vivo ייחודי של אינטראקציה בין תאים סרטניים לאומנטום (omentum). באמצעות אומנטום אנושי, אנו מסוגלים לגדל תאי סרטן שחלות בתוך מיקרו-סביבה עשירה בשומן זו ולנטר את הגורמים האחראים לצמיחת הגידול ולוויסות מערכת החיסון. בנוסף למתן פלטפורמה לחקר מיקרו-סביבה סרטנית עשירה בשומן, המודל מספק פלטפורמה מצוינת לפיתוח והערכה של גישות טיפוליות חדשניות למיקוד תאי סרטן גרורתיים בנישה זו. המודל המוצע קל ליצור, זול וישים לחקירות תרגומיות.
Introduction
סרטן השחלות הוא הממאירות הגינקולוגית הקטלנית ביותר בעולם1. הסיכון לכל החיים לפתח סרטן זה הוא כ -1 ל -70, כאשר הגיל החציוני של האבחנה הוא 63 שנים2. ממאירויות שחלות ראשוניות מסווגות היסטולוגית כאפיתל או לא אפיתל. סרטן שחלות אפיתל (EOC) מייצג מעל 90% מהגידולים, ותת-הסוג הנפוץ ביותר הוא קרצינומה סרוטית בדרגה גבוהה (HGSC), המהווה כ-70%-80% ממקרי EOC. נכון לעכשיו, אין שיטות סינון יעילות כדי לזהות מחלה מוקדם. אז רוב החולים מאובחנים בשלב מתקדם (כלומר, Fédération Internationale de Gynécologie et d’Obstétrique [FIGO] שלב III או IV) לאחר שהסרטן התפשט בכל חלל הצפק2.
טיפול סטנדרטי בקו החזית הוא ניתוח ציטורדוקטיבי להסרת כל המחלה המקרוסקופית הנראית לעין, ואחריו כימותרפיה מבוססת פלטינה אדג’ובנטית כדי להרוס כל מחלה מיקרוסקופית שיורית. בעוד שבשני העשורים האחרונים חלה התקדמות רבה בטיפול בסרטן השחלות, כ-70% מהחולות עם מחלה מתקדמת יחזרו תוך 3 שנים מהטיפול3. בהתחשב בפרוגנוזה הגרועה הכוללת של חולים אלה, מאמצי מחקר תרגומיים מתמשכים ועתידיים ב- EOC שואפים לזהות סמנים ביולוגיים לגילוי מוקדם, למנוע גרורות, לשפר את הטיפולים הנוכחיים כדי להתחמק מעמידות ולפתח טיפולים מותאמים אישית חדשים לסרטן.
גרורות כלליות בתוך חלל הצפק והעמידות הכימותרפית הנלווית אליו הן שתיים מהמגבלות העיקריות לשיפור הטיפול בחולות עם סרטן השחלות 4,5. האומנטום, מבנה דמוי סינר שומני התלוי מהקיבה מעל המעיים, הוא האתר העיקרי של גרורות סרטן השחלות 6,7. בנוסף לתפקודו כמחסום פיזי, האומנטום הוכח כבעל יכולות התחדשות ואנגיוגניות ובעל פעילות חיסונית, אשר יחד מקדמים את כלי הדם, מאיצים ריפוי פצעים ומגבילים זיהום8. הוא מכיל ריכוז גבוה של תאי גזע שיכולים להתמיין לסוגי תאים שונים ויכולים לסייע בתיקון רקמות פגועות. omentum יכול להיות מודלק בתגובה לפציעה או זיהום, אשר מפעיל את ההגירה של תאים חיסוניים לאתר של פציעה9. תאי חיסון אלה משחררים גורמי גדילה ומולקולות אחרות המסייעות לקדם את התיקון וההתחדשות של רקמות פגועות. תאים חיסוניים, כגון מקרופאגים, לימפוציטים ותאי פלזמה, הממוקמים באומנטום הם מבנים המכונים “כתמים חלביים”, האחראים על איתור ותקיפה של פתוגנים וויסות חסינות הצפק. כמו כן, הוכח כי האומנטום ממלא תפקיד בגרימת סבילות חיסונית10, שהיא היכולת של מערכת החיסון לסבול אנטיגנים עצמיים ולא לתקוף רקמות בריאות. עם זאת, אותן פעילויות הקשורות למערכת החיסון מעורבות גם בתגובות פתולוגיות, כגון צמיחת גידולים אומנטליים, גרורות ובריחה ממעקב חיסוני 9,11. מחקרים קודמים מהמעבדה שלנו ואחרים הדגימו תפקיד ייחודי ופעיל של מיקרו-סביבת השומן בעיכוב תגובות חיסוניות אנטי-גידוליות וברכישת עמידות לכימותרפיה12,13,14. למרבה הצער, יש לנו מידע מוגבל על המנגנונים התאיים והמולקולריים שבאמצעותם האומנטום מספק מיקרו-סביבה פרו-גידולית.
כדי להבין טוב יותר את יחסי הגומלין בין תאים סרטניים לבין האומנטום, פותחה מערכת תרבית תלת-ממדית המורכבת מתאי סרטן שחלות אנושיים וצמחי אומנטום שמקורם במטופלות. הפרוטוקול המתואר כאן מייצג מודל אקס ויו חדשני של קרצינומטוזיס פריטוניאלי. מודל זה מחקה את ההתקדמות הטבעית של גידולי סרטן השחלות ברקמה עשירה בשומן. המודל המוצע קל לייצור, זול ועשוי להיות ישים למחקרים תרגומיים בחקר סרטן השחלות.
Protocol
Representative Results
Discussion
באמצעות פרוטוקול זה, פותח מודל פרה-קליני של קרצינומטוזיס פריטוניאלי לסרטן השחלות תוך שימוש בשילוב של טכניקות בסיסיות במבחנה ואקס ויוו. גידול גידול מתקדם נצפה לאורך 50 יום של תרבית משותפת לאחר זריעת דגימות omentum עם mCherry+ OCSC1-F2 תאי סרטן שחלות אנושיים. שיטה זו פותחה ועברה אופטימיזציה ב?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה ממומן בחלקו על ידי קרן הזיכרון של ג’נט בורוס. אנו מודים למטופלות ולמחלקה האונקולוגית הגינקולוגית של מכון קרמנוס לסרטן על איסוף דגימות אומנטום. כמו כן, אנו מודים לליבת ביובנק ומדעי הקורלציה במכון הסרטן קרמנוס על תיאום גיוס חולים והכנת שקופיות פתולוגיות. הליבה של ביובנק ומדעי הקורלציה נתמכת בחלקה על ידי מענק P30 CA22453 של מרכז NIH למכון קרמנוס לסרטן באוניברסיטת וויין סטייט.
Materials
| 0.05% Trypsin-EDTA (1x) | Gibco | 25300054 | |
| 1 mL Insulin Syringe with 26 G detachable needle | BD | 329652 | |
| 10 mL Serological Pipets | CELLTREAT | 229010B | |
| 100 mm Tissue Culture Dish | Fisherbrand | FB012924 | |
| 15 mL Centrifuge Tube | CELLTREAT | 229411 | |
| 24 Well Cell Culture Plate | Costar | 3524 | |
| 50 mL Centrifuge Tube | CELLTREAT | 229421 | |
| 75 cm2 Tissue Culture Flask | CELLTREAT | 229341 | |
| Corning Cell Counter | Corning | 9819000 | |
| Cytation 5 imager | Biotek | ||
| DMEM/F12 (1:1) (1x), +L-Glutamine, +2.438 g/L Sodium Bicarbonate | Gibco | 11320033 | |
| Fetal Bovine Serum, Qualified | Gibco | 1043028 | |
| Matrigel | Corning | 356230 | Basement membrane matrix |
| No. 10 Stainless Steel Disposable Scalpel | Integra-Miltex | 4410 | |
| Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140122 | |
| Phosphate Buffered Saline, pH 7.4 (1x) | Gibco | 10010023 | |
| Revolve microscope | Echo |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Wagle, N. S., Jemal, A. Cancer statistics. CA Cancer J Clin. 73 (1), 17-48 (2023).
- Berek, J. S., Renz, M., Kehoe, S., Kumar, L., Friedlander, M. Cancer of the ovary, fallopian tube, and peritoneum: 2021 update. Int J Gynaecol Obstet. 155 (Suppl 1), 61-85 (2021).
- Ledermann, J. A., et al. Newly diagnosed and relapsed epithelial ovarian carcinoma: ESMO clinical practice guidelines for diagnosis, treatment and follow-up. Ann Oncol. 24 (Suppl 6), vi24-32 (2013).
- Jelovac, D., Armstrong, D. K. Recent progress in the diagnosis and treatment of ovarian cancer. CA Cancer J Clin. 61 (3), 183-203 (2011).
- Morgan, R. J., et al. Ovarian cancer. Clinical practice guidelines in oncology. J Natl Compr Canc Netw. 6 (8), 766-794 (2008).
- Nieman, K. M., et al. Adipocytes promote ovarian cancer metastasis and provide energy for rapid tumor growth. Nat Med. 17 (11), 1498-1503 (2011).
- Motohara, T., et al. An evolving story of the metastatic voyage of ovarian cancer cells: cellular and molecular orchestration of the adipose-rich metastatic microenvironment. Oncogene. 38 (16), 2885-2898 (2019).
- Di Nicola, V. Omentum a powerful biological source in regenerative surgery. Regen Ther. 11, 182-191 (2019).
- Meza-Perez, S., Randall, T. D. Immunological functions of the omentum. Trends Immunol. 38 (7), 526-536 (2017).
- Liu, M., Silva-Sanchez, A., Randall, T. D., Meza-Perez, S. Specialized immune responses in the peritoneal cavity and omentum. J Leukoc Biol. 109 (4), 717-729 (2021).
- Lee, W., et al. Neutrophils facilitate ovarian cancer premetastatic niche formation in the omentum. J Exp Med. 216 (1), 176-194 (2019).
- Cardenas, C., et al. Adipocyte microenvironment promotes Bclxl expression and confers chemoresistance in ovarian cancer cells. Apoptosis. 22 (4), 558-569 (2017).
- Wu, Q., et al. Cancer-associated adipocytes: key players in breast cancer progression. J Hematol Oncol. 12 (1), 95 (2019).
- Zhang, Z., Scherer, P. E. Adipose tissue: The dysfunctional adipocyte – a cancer cell’s best friend. Nat Rev Endocrinol. 14 (3), 132-134 (2018).
- Alvero, A. B., et al. TRX-E-002-1 Induces c-Jun-dependent apoptosis in ovarian cancer stem cells and prevents recurrence in vivo. Mol Cancer Ther. 15 (6), 1279-1290 (2016).
- Alvero, A. B., et al. Novel approach for the detection of intraperitoneal micrometastasis using an ovarian cancer mouse model. Sci Rep. 7, 40989 (2017).
- Craveiro, V., et al. Phenotypic modifications in ovarian cancer stem cells following Paclitaxel treatment. Cancer Med. 2 (6), 751-762 (2013).
- Sumi, N. J., et al. Murine model for non-invasive imaging to detect and monitor ovarian cancer recurrence. J Vis Exp. (93), e51815 (2014).
- Agarwal, R., et al. Macrophage migration inhibitory factor expression in ovarian cancer. Am J Obstet Gynecol. 196 (4), 348.e1-348.e5 (2007).
- Kelly, M. G., et al. TLR-4 signaling promotes tumor growth and paclitaxel chemoresistance in ovarian cancer. Cancer Res. 66 (7), 3859-3868 (2006).
- Li, J., et al. CBX7 binds the E-box to inhibit TWIST-1 function and inhibit tumorigenicity and metastatic potential. Oncogene. 39 (20), 3965-3979 (2020).
- Tedja, R., et al. Generation of stable epithelial-mesenchymal hybrid cancer cells with tumorigenic potential. Cancers (Basel). 15 (3), 15030684 (2023).
- Dauleh, S., et al. Characterisation of cultured mesothelial cells derived from the murine adult omentum. PLoS One. 11 (7), e0158997 (2016).
