이 프로토콜은 환자 유래의 세포 배양 모델 또는 종양 미세 환경과 세포의 직접적인 특성화 확립 사후 확산 극한 뇌교 교종 샘플들의 빠른 처리를위한 방법을 설명한다.
확산 내장 뇌교 신경 교종 (DIPG)는 보편적으로 치명적인 예후를 운반 어린 시절 뇌간 종양이다. 외과 적 절제는 가능한 치료 전략 아니며 생검 일상적으로 수행되지 않기 때문에, 연구 환자 샘플의 유용성이 제한된다. 따라서,이 질병을 연구하는 노력은 충실한 질병 모델의 소수에 의해 도전을 받고있다. 이러한 필요를 해결하기 위해 시험 관내 분석에서 또는 생체 동 소성 이종 이식 실험에 사용할 수있는 내구성 환자 유래의 세포 배양 모델을 생성하기 위해 여기 사후 부검 조직 샘플의 빠른 처리를위한 프로토콜을 기술한다. 이 모델은 잠재적 인 약물 표적을 선별하고 DIPG 내에서 근본적인 병인 학적 과정을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜은 추가 분석 및 유전자 전 후속 분석을 활성화 (FACS) 정렬 형광 – 활성화 된 세포를 사용하여 종양 세포 미세 환경을 격리하도록 확장 될 수있다Pression의, 단백질 발현, 또는 벌크 셀 또는 단일 세포 수준에서 DNA의 후생 유전 학적 변형. 마지막으로,이 프로토콜은 다른 중추 신경계 종양 환자 유래의 배양 물을 생성하도록 구성 될 수있다.
DIPG은 일반적으로 중간 어린 시절 1, 2시, 복부 뇌교에서 발생 공격적인 중추 신경계의 악성 종양이다. 임상 시험의 수십 년에도 불구하고, 현재의 치료는 일시적으로 개선 또는 증상의 안정화를 제공 방사선 치료, 제한되며 단지 3 개월 평균 평균 생존을 확장합니다. 심지어 방사선, 평균 생존율은 초기 진단 2 년 이내에 질병으로 죽어가는 어린이의 90 % 만 9개월입니다. 때문에 종양과 뇌간의 중요한 기능의 침윤성 특성, 수술 적 절제 할 수 없습니다. 조직 학적 분석은 일반적으로 단독으로 신경 영상으로 만들어 질 수 임상 치료 및 진단에 유도 전류 역할이 없기 때문에 또한, 미국에서, DIPG 수술 적 생검을 수득 역사적 3 수행되지 않았다. 종양 조직 (F)의 이와 같이, 가용성또는 연구는 후보 약물 분자와 기본 종양 생물학에 대한 연구를 수행하기위한 노력을 제한, 제한된다. 특히, 뇌 영상 및 정위 기술의 개선, 분자 생물학의 발전과 결합 될 때, 질병에 대한 우리의 이해를 변형 한 최근 4에 DIPG의 안전 생검의 개발을 허용했다. 현재 치료 계획을 개체화에 대한 선행 생검 및 DIPG의 분자 프로파일 링을 사용하여 여러 임상 시험 진행 (NCT01182350, NCT02274987) 5입니다.
DIPG 및 기타 소아 고급 신경 교종은 성인 아교 모세포종 대응 6, 7에서 별개의 질병을 나타내고, DIPG의 따라서 충실한 실험 모델은 고유의 병태 생리를 이해하는 데 필요한 효과적인 치료 전략을 발견 할 수 있습니다. 최근 DIPG 종양 t를 획득하기위한 노력을 집중부검시의 연구에 대한 문제는 또는 덜 일반적으로 조직 검사는 우리의 이해와 DIPG을 연구하는 능력을 혁명을 일으켰다. 게놈지도의 노력은 H3 히스톤 가족 3A (H3F3A) 및 히스톤 클러스터 1 단백질 8, 9, 10, 11 부호화 히스톤의 돌연변이에 의한 인체 질병의 제 1 예를 나타내는 H3b (HIST1H3B)에서 재발 성 돌연변이를 밝혀 . 또한 DIPGs의 서브 세트는 이전에 암을보고하지만 선천성 소아 발달 장애 fibrodysplasia 골화의 progressiva 8, 9, 10, 11에서 발견되는 변이와 동일하지 않은 ACVR1 유전자의 돌연변이를 나타낸다. 뿐만 아니라, 첫 번째 환자 유래 DIPG 세포 배양 및 소성을 이종 이식 개월델 이제, 2, 12, 13, 14, 면역 결핍 마우스에 종양 세포의 이종 이식을 통해 직접 구축 마우스 모델 시리얼 이종 생성뿐만 아니라 3, 14, 15 일에 설립되었다. 이러한 환자 파생 모델을 사용하여 초기 약물 검사 노력은 임상 번역 4, 14 유망한 새로운 에이전트를 식별하고 적어도 하나의 임상 시험 (NCT02717455)을위한 토대를 마련했다.
진행으로이 첫 번째 단계는 시작에 불과하며, 많은 환자 유래의 조직 샘플과 문화 모델은 가장 효과적인 치료 전략을 질병의 하위 유형을 정의하고 개발하는 데 필요합니다. 유전자 엔진DIPG 겹의 마우스 모델은 또한 질병의 우리의 기본적인 이해를 증진 겨냥한 연구를 촉진 할 것이다. DIPG에 대한 유전 적 모델을 생성하기 위해 만든 노력은 위에서 설명한 기초 게놈 연구의 도움되지만 옵션의 현재 제한된 수의 사용할 수 있습니다. 조직 학적으로 유사한 고급 뇌간 신경 교종를 생성하는 하나의 모델은 신생아 마우스 (5), (16)의 후두에 네 스틴 양성 세포에 PDGF-B 과발현과 Ink4a-ARF 손실을 구동하기 위해 바이러스 RCA 단자 / TV-시스템을 사용합니다. 또 다른 방법은도 6, 7, 17 종양이 세포를 렌더링하는데 충분하다 인간 배아 줄기 세포 유래의 신경 전구 세포에서 여러 주요 DIPG 관련된 돌연변이 (히스톤 H3.3의 K27M 돌연변이 p53의 손실 PDGFRA 활성화) recapitulating 포함한다. 유전 적 방법과 환자 deriv의 조합ED 모델은 임상 시험을 사용하고 효과적인 치료제의 개발을 촉진 할 것이다.
위에서 설명한 DIPG 연구의 과제를 해결하기 위해이 급속 부검 프로토콜 조사 8, 9, 10, 11, 12, 14, 환자 유래의 배양 세포를 생성하기 위해 개발되었다. 프로토콜은 조직의 생존을 보호하고 확장 사후 간격 반송 시간과 관련된 문제에도 내구성 문화를 생성하는 가능성을 극대화하는 것이다. 성공적으로 생성되면,이 DIPG 배양 환자 유래의 세포에 대한 잠재적 인 치료 분자의 평가를 허용 후속 시험 관내 및 생체 내 조작 이종 이식 실험에 사용될 수있다.
이 프로토콜은 생체 외 다양한이나 생체 내 실험에 사용할 수있는 환자 유래의 세포 배양을 개발하기 위해 사후 종양 조직 기부의 빠른 처리를위한 방법을 설명한다. 때문에 부검 샘플 작업의 특성, 샘플 생존을 유지하는 것은 상당한 도전을 포즈. 부검 할 사후 변화 나 조직의 반송에 필요한 시간 등 여러 가지 요인은, 가능한 한 많이 최소화하지만, 종종 조절하기 어렵다한다. 우리의 경험 미만 (6)의 사후 변화에서 – (조직이 냉담한 배송 및 운송 매체에 배치되는 시간에 죽음의 시간)에서 8 시간 내구성 세포 배양을 확립하는 가장 좋은 기회를 산출했다. 그 후 24 시간 내에 실험실에서 조직을 수신하고, 수신시 바로 문화를 처리하는 것이 가장 좋습니다.
이러한 드문 경우의 위치는 매우 다양하기 때문에과티슈 검색 단계의 품질이 크게 성공 확률에 영향을 부검을 수행하는 물류가 어려울 수있다. 대부분의 경우 6-8 시간 기간을 달성하기 위해서는, 학술 중심 조직 수확을 실시 가능하지 않다. 대신, IRB 승인 프로토콜에 따라 장례식 집에서 종양 조직을 복구하는 통화 조직 복구 서비스를 갖는 종종 조직 복구를위한 더 많은 편법이다. 죽음의 사전 동의를 얻기 권장 및 물류 계획을 용이하게한다. 조직 검색 (장갑, 커튼, 메스)에 대한 명확하고 철저한 지침과 멸균 공급 장치 자체에 포함 된 부검 키트를 준비하는 것이 좋습니다. 또한, 조사, 병리학 및 장례식장의 사이에 의사 소통의 명확한 지점을 설정하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 조사 전에 부검의 병리학 자와 프로토콜을 논의하고 일반적인 오류를 강조한다. 이러한 오류는 마이크로 포함조직 검색, 하룻밤 / 신속한 배송 thermoinsulated 용기에 충분한 젖은 얼음 샘플을 제공하기 위해 실패를 통해 발송 실패시 BIAL 오염 (일반적으로 효모). 마지막으로, 반송 시간을 최소화하기 위해 샘플의 선적 호별 택배 서비스를 이용하여 추천한다.
치료는 세포 생존을 유지하는 조직 분해시주의해야한다. 예를 들어, 설계 매체의 사용은 전송을 위해 신경 조직의 건강을 유지하기 위해 (하이버 네이트-A는 보충 항진균제 / 항생제) 성공적인 배양을 발생 가능성을 증가시킬 것이다. 항상 얼음에 샘플을 전송하여 프로토콜 걸쳐 차가운 온도에서 샘플을 유지하는 것도 중요하다. 두 단계는 세포에 외상 한, 프로토콜의 성공을 향상시킬 수 있습니다 분쇄를 최소화과 함께 모두 기계 및 효소 분해 분획을 수집. 우리의 경험에서 가장 성공적인 문화는 모두 분수에서 성장하면서우리는 두 제제의 하나의 잠재적 이들 샘플 민감한 특성을 반영하는 영구 문화를 확립 경우가 있었다. 프로토콜의 또 다른 외상 단계는 분쇄입니다; 필요한 분쇄의 정도를 줄일 수있는 하나의 전략은 샘플을 철저히 준비의 시작에 다진되도록하는 것입니다. 샘플 가능성을 개선하도록 설계된 프로토콜의 양태의 다른 예는 효소 분해에 특히 중요하다 프로토콜에 걸쳐 (예를 들어, HEPES) 버퍼를 추가 포함한다.
상기 세포 생존을 증가시키기이 프로토콜의 가능한 변형은 ACK 적혈구 세포 용해 단계의 제거이다. 그러나,이 경우에는, 적혈구를 제거하기 위해 배양 초기 주 동안 ACK 용해 단계를 수행 한 다음 종종 필요하다. 수정 될 수도 프로토콜의 또 다른 목적은 수크로오스 densit를 사용 미엘린 및 세포 파편의 제거이며y를 그라디언트. 특히, 미세 아교 세포의 세포 생존율을 개선하는 것으로보고 된 다른 전략은 불연속 퍼콜 밀도 구배 (18) 또는 자기 미엘린 제거 비드,이 단계에서 또한 가능하다.
마지막으로, 초기 조직 분리 및 neurosphere를의 모양 사이의 기간은 샘플 사이에서 변화 한 달 이상 일주일이 걸릴 수 있습니다. 초기 배양은 일반적으로 죽은 세포 및 세포 파편 상당한 정도 포함하기 때문에, 생세포 남아 있는지 여부를 결정하기 어려울 수있다; 8주 (도 2) – 배양 적어도 4 유지되어야한다. 여기에 표시되는 남은 잔해에서 성장 세포를 분리하기위한 하나의 전략 (즉, 새로운 미디어에 세포 클러스터와 재 도금을 필터링 역). 문화를 계속 유지할지 여부에 대한 결정은 궁극적으로 일을 주변 요소에 따라 사례 별 결정이다전자 부검 (예를 들어, 장기간의 사후 변화, 조직 운송 중 문제), 조직 해리 (예를 들면, 과도한 혈액이나 파편)하는 방법과 샘플 문화에 나타납니다. 문화가 확립되면, 신원이 목적을 위해 유지 원래 종양의 샘플에 문화를 비교, 짧은 탠덤 반복 분석 또는 유사한 방법을 사용하여 DNA 지문에 의해 검증되어야한다. 6개월 – 우리는 정기적으로 매 3 예를 들어, 다른 문화에 의해 더 오염이 발생하지 않았는지 확인하기 위해 DNA 지문에 의해 문화를 확인하는 것이 좋습니다.
이러한 환자 유래 DIPG 문화의 생성은 효과적인 치료의 성공적인 개발에 중요한 단계를 나타냅니다. 가능한 환자 유래 DIPG의 문화와 이종 이식 모델의 확장은 가장 효과적인 치료 전략을 파악하고 궁극적으로이 파괴적인 질병을 극복에 중요하다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 기꺼이 맥 케나 클레어 재단, 신경 질환 및 뇌졸중 (NINDS K08NS070926 및 R01NS092597)의 국립 연구소의 지원을 인정, 국방부 (NF140075), 재생 의학 (CIRM RB4-06093 및 RN3-06510), 알렉스의 레모네이드에 대한 캘리포니아 연구소 재단 스탠드, 큐어는 피오나 페넬로페의 WAYLAND 빌라 DIPG 재단, 딜런 Jewett의 메모리 지금 재단과 DIPG 협력, Lyla Nsouli 재단, 해명 소아 암, 소아 뇌종양 재단, 마태 복음 라슨 재단, V 재단 실어 가족 기금 시작 , 소아의 코너 존슨, 조이 가네, 딜런 프릭, 아비가일 젠슨, 제니퍼 크란츠 기념 기금, N8 재단, 버지니아와 암 연구 DK 루드비히 기금, 스탠포드 앤 T.에서 아동 보건 연구소와 로버트 M.베이스 기부 학부 장학금 암 및 혈액 질환.
Hibernate-A | Gibco | A12475-01 | |
HBSS with Calcium/Magnesium | Gibco | 24020-117 | |
HBSS | Corning | 21-022-CV | |
HEPES | Gibco | 15630-080 | |
Liberase DH (Collagenase/Dispase) | Roche | 5401054001 | |
DNAse I | Worthington Biochemical | LS002007 | |
Sucrose | Sigma | S0389 | |
Antibiotic/Antimycotic | Gibco | 15240-096 | |
Neurobasal-A | Gibco | 10888-022 | |
DMEM/F12 | Gibco | 11330-032 | |
GlutaMAX-I (100X) | Gibco | 35050-061 | |
Sodium Pyruvate (100mM) | Gibco | 11360-070 | |
B27 Supplement Minus Vitamin A | Gibco | 12587-010 | |
MEM Non-Essential Amino Acids (100X) | Gibco | 11140-050 | |
Human PDGF-AA | Shenandoah Biotechnology | 100-16 | |
Human PDGF-BB | Shenandoah Biotechnology | 100-18 | |
Human EGF | Shenandoah Biotechnology | 100-26 | |
Human FGF | Shenandoah Biotechnology | 100-146 | |
Sterile scalpel blades | Bard Paker | 372610 | |
Curved hemostats | Fine Science Tools | 13013-14 | |
Razor blades | VWR | 55411-050 | |
100 x 20 mm cell culture dish | Corning | 353003 | |
Sterile forceps | TWD Tradewinds | DF8988-5 | |
Sterile drapes | 3M | 2037 | |
Sterile gloves | Kimberly Clark | 1182307 | |
ACK Lysis Buffer | Gibco | A1049201 | |
100 micron mesh filter | Fisher | 352360 | |
50 mL conical tube | Fisher | 1495949A |