Este protocolo describe un método para el rápido procesamiento de las muestras difusas pontina glioma intrínseco post mortem para la creación de modelos de cultivos celulares derivados de pacientes o la caracterización directa de las células tumorales y microambientales.
Difusa intrínseca glioma pontino (DIPG) es un tumor del tronco cerebral infantil que tiene un pronóstico universalmente fatal. Debido a la resección quirúrgica no es una estrategia de tratamiento viable y la biopsia no se realiza de forma rutinaria, la disponibilidad de muestras de pacientes para la investigación es limitada. En consecuencia, los esfuerzos para estudiar esta enfermedad han sido desafiados por una escasez de modelos de enfermedades fieles. Para hacer frente a esta necesidad, se describe aquí un protocolo para el rápido procesamiento de las muestras de tejido de la autopsia post mortem con el fin de generar modelos de cultivo de células derivadas del paciente duraderos que se pueden utilizar en ensayos in vitro o in vivo experimentos de xenoinjerto ortotópico en. Estos modelos pueden ser utilizados para la detección de los posibles objetivos farmacológicos y estudiar los procesos fundamentales dentro patobiológicas DIPG. Este protocolo se puede ampliar aún más para analizar y aislar las células tumorales y microambientales usando células activadas por fluorescencia (FACS), que permite el posterior análisis de genes exsión, la expresión de proteínas, o las modificaciones epigenéticas del ADN en la célula o mayor nivel de células individuales. Por último, este protocolo también se puede adaptar para generar cultivos derivados del paciente para otros tumores del sistema nervioso central.
DIPG es una neoplasia agresiva del sistema nervioso central que se plantea en la protuberancia ventral, por lo general durante la infancia media 1, 2. A pesar de décadas de los ensayos clínicos, el tratamiento actual se limita a la radioterapia, que proporciona una mejora temporal o estabilización de los síntomas y sólo se extiende la mediana de supervivencia en un promedio de 3 meses. Incluso con la radioterapia, la mediana de supervivencia global es sólo 9 meses con el 90% de los niños que mueren de la enfermedad dentro de los 2 años del diagnóstico inicial. Debido a la naturaleza infiltrante del tumor y de las funciones críticas de tronco cerebral, la resección quirúrgica no es posible. Por otra parte, en los Estados Unidos, la obtención de biopsias quirúrgicas para DIPG ha históricamente no se han realizado 3, como el análisis histopatológico no tiene ningún papel en la orientación de corriente de tratamiento clínico y diagnóstico típicamente se puede hacer por neuroimagen solo. Por lo tanto, la disponibilidad de tejido tumoral fo de estudio está restringido, lo que limita los esfuerzos para llevar a cabo investigaciones sobre moléculas de fármacos candidatos y la biología del tumor subyacente. En particular, las mejoras en las técnicas de neuroimagen y estereotácticas han permitido el desarrollo de biopsias seguras de DIPG en los últimos años 4, que, cuando se combina con los avances en biología molecular, han transformado nuestra comprensión de la enfermedad. En la actualidad, varios ensayos clínicos que utilizan la biopsia inicial y el perfil molecular de DIPG para la personalización de los planes de tratamiento están en curso (NCT01182350, NCT02274987) 5.
DIPG y otros gliomas infantiles de grado alto representan enfermedades distintas de sus homólogos adultos con glioblastoma 6, 7, y modelos experimentales de este modo fieles de DIPG son necesarias para entender su fisiopatología única y descubrir estrategias terapéuticas eficaces. En los últimos años, se centró esfuerzos para obtener tumor DIPG tcuestión para la investigación en el momento de la autopsia o, con menor frecuencia, la biopsia han revolucionado nuestra comprensión y capacidad para estudiar DIPG. El trabajo de secuenciación de todo el genoma reveló una mutación recurrente en la histona H3, 3A familia (H3F3A) y el grupo de histona 1, H3b (HIST1H3B), lo que representa el primer ejemplo de enfermedad humana causada por mutaciones en la histona proteínas 8, 9, 10, 11 de codificación . Además, un subconjunto de DIPGs expresa mutaciones en el gen ACVR1, que no han sido previamente reportados en cáncer, pero son idénticas a las mutaciones encontradas en la infancia congénita del desarrollo trastorno fibrodisplasia osificante progresiva 8, 9, 10, 11. A su vez, los primeros cultivos de células DIPG derivados del paciente y Mo xenoinjerto ortotópicodels ahora se han establecido 1, 2, 12, 13, 14, así como los modelos de ratón establecidos a través del xenotrasplante directa de las células tumorales en ratones inmunodeficientes para generar los xenoinjertos de serie 3, 14, 15. Los primeros esfuerzos de cribado de fármacos que utilizan estos modelos derivados del paciente han identificado nuevos agentes prometedores para la traducción clínica 4, 14 y han sentado las bases de al menos un ensayo clínico (NCT02717455).
Estos primeros pasos hacia el progreso son sólo el principio, y numerosas muestras de tejidos derivados del paciente y modelos de cultivo será necesario definir los subtipos de la enfermedad y el desarrollo de las estrategias terapéuticas más eficaces. genéticamente motormodelos de ratón de Ered DIPG también facilitarán los estudios dirigidos a la promoción de nuestra comprensión básica de la enfermedad. Los esfuerzos realizados para generar modelos genéticos para DIPG serán ayudados por los estudios de genómica fundamentales discutidos anteriormente, pero en la actualidad un número limitado de opciones están disponibles. Uno de estos modelos, que genera los gliomas del tronco cerebral de alto grado histológicamente similares, utiliza el virus RCAS / TV de un sistema para impulsar la sobreexpresión de PDGF-B y la pérdida Ink4a-ARF en células nestina positiva en la fosa posterior de ratones recién nacidos 5, 16. Otro enfoque consiste en recapitular varias mutaciones importantes DIPG-asociado (histona H3.3 mutación K27M, pérdida de p53 y la activación de PDGFRA) en las células precursoras neurales derivadas de células madre embrionarias humanas, lo cual es suficiente para hacer que estas células oncogénicas 6, 7, 17. La combinación de métodos genéticos y el paciente derived modelos permitirán a los ensayos preclínicos y promover el desarrollo de terapias eficaces.
Para hacer frente a los retos para la investigación DIPG explicado anteriormente, el protocolo de la autopsia rápida fue desarrollado para generar cultivos celulares derivados de pacientes para la investigación 8, 9, 10, 11, 12, 14. El protocolo tiene por objeto proteger la viabilidad del tejido y maximizar la probabilidad de generar cultivos resistentes a pesar de los retos asociados con intervalos post-mortem extendidas y el tiempo de transporte. Cuando generado con éxito, estos cultivos DIPG se pueden utilizar en posteriores manipulaciones in vitro y en experimentos de xenoinjerto in vivo, lo que permite la evaluación de potenciales moléculas terapéuticas en las células derivadas del paciente.
Este protocolo describe un método para el rápido procesamiento de post-mortem donaciones de tejido tumoral para desarrollar cultivos de células derivadas del paciente, que puede ser utilizado en una variedad de in vitro o en experimentos in vivo. Debido a la naturaleza del trabajo con muestras de la autopsia, el mantenimiento de la viabilidad de la muestra plantea un reto significativo. Varios factores contribuyentes, incluyendo el intervalo de post-mortem a autopsia o el tiempo necesario para el transporte de tejido, deben minimizarse tanto como sea posible, pero a menudo son difíciles de controlar. En nuestra experiencia, un intervalo postmortem de menos de 6 – 8 h (desde el momento de la muerte a la vez que el tejido se coloca en el hielo frío y el envío de medios de transporte) ha dado la mejor oportunidad de establecer un cultivo de células duradera. Lo mejor es entonces recibirá el tejido en el laboratorio dentro de las 24 h, y procesarla para el cultivo inmediatamente después de recibirla.
Dado que la ubicación de estos casos raros varía ampliamente, yla calidad de la etapa de recogida de tejido afecta en gran medida las posibilidades de éxito, la logística de la realización de la autopsia puede ser un reto. En muchos casos, con el fin de lograr el marco de tiempo de 6-8 horas, no es factible realizar la cosecha tejido en un centro académico. En su lugar, tener un servicio de recuperación del tejido de guardia para recuperar el tejido tumoral en la funeraria bajo un protocolo aprobado por el IRB es a menudo más conveniente para la recuperación del tejido. Obtener el consentimiento informado antes de la muerte se recomienda y facilita la planificación logística. Se recomienda preparar kits de autopsias independientes con instrucciones claras y exhaustivas y materiales estériles para la recogida de tejido (guantes, paños, escalpelos). Además, el establecimiento de puntos claros de comunicación entre el investigador, patólogo, y funeraria es crítica. Por ejemplo, el investigador debe discutir el protocolo con el patólogo antes de la autopsia y poner de relieve los errores comunes. Estos errores incluyen microBIAL la contaminación (en general de enzimas) durante la recuperación de los tejidos, el hecho de enviar a través del envío y el fracaso para enviar la muestra en hielo húmedo suficiente en un recipiente thermoinsulated noche / acelerada. Por último, se recomienda utilizar un servicio de mensajería de puerta a puerta para el envío de la muestra para minimizar el tiempo de transporte.
También se debe tener cuidado durante la disociación del tejido para preservar la viabilidad celular. Por ejemplo, el uso de medios de comunicación diseñado para preservar la salud del tejido neural para el transporte (Hibernate-A suplementado con antibiótico / antimicótico) aumentará la posibilidad de generar una cultura exitosa. También es importante mantener la muestra a una temperatura fría durante todo el protocolo por siempre la transferencia de las muestras en hielo. El cobro de ambas fracciones disociación mecánica y enzimática, junto con la minimización de la trituración puede mejorar el éxito de protocolo, ya que ambos pasos son traumática a las células. En nuestra experiencia, mientras que la mayoría de las culturas exitosas crecen fuera de las dos fracciones, Hemos tenido casos en los que sólo una de las dos preparaciones establecido una cultura duradera, lo que podría reflejar la naturaleza delicada de estas muestras. Otro paso traumático en el protocolo es la trituración; una estrategia que puede reducir el grado de trituración necesario es asegurarse de que las muestras se trituraron a fondo en el comienzo de la preparación. Otros ejemplos de los aspectos del protocolo diseñado para mejorar la viabilidad de la muestra incluyen tampones añadiendo (por ejemplo, HEPES) a través del protocolo, que es especialmente crítico durante la disociación enzimática.
Una posible modificación de este protocolo para aumentar aún más la viabilidad celular es la extracción de la sangre roja etapa de lisis celular ACK. Sin embargo, en este caso, a menudo es necesario entonces realizar un paso de lisis ACK durante la semana inicial en cultivo para eliminar las células rojas de la sangre. Otro aspecto de este protocolo que se puede modificar es la eliminación de la mielina y los restos celulares utilizando un Densit sacarosay degradado. Específicamente, otras estrategias que han sido reportados para mejorar la viabilidad celular de las células microgliales también son posibles en este paso, tal como un gradiente de densidad Percoll discontinuo 18 o perlas de eliminación de mielina magnéticos.
Por último, la duración entre la disociación inicial del tejido y la aparición de neuroesferas varía entre las muestras y puede tomar de una semana a un mes o más. Dado que los cultivos iniciales típicamente contienen un grado significativo de células muertas y restos celulares, puede ser difícil determinar si quedan células viables; la cultura debe mantenerse durante al menos 4 – 8 semanas (Figura 2). Una de las estrategias para el aislamiento de células que crecen de los escombros restantes se presenta aquí (es decir, revertir el filtrado de grupos de células y re-siembra en medio fresco). La decisión sobre si se debe seguir manteniendo una cultura es en última instancia una decisión caso por caso en función de factores que rodean THe autopsia (por ejemplo, un intervalo postmortem prolongado, problemas durante el transporte del tejido), la disociación de tejido (por ejemplo, sangre excesivo o residuos), y cómo la muestra aparece en cultivo. Una vez que se establece una cultura, la identidad debe ser validado por la huella de ADN utilizando el análisis de repetición en tándem corto o un método similar, comparando la cultura a una muestra del tumor original conservado para este fin. Sugerimos validar de forma rutinaria culturas por la huella de ADN para asegurar que no haya ocurrido contaminación por otras culturas, por ejemplo cada 3 – 6 meses.
La generación de estos cultivos DIPG derivados del paciente representa un paso importante en el éxito del desarrollo de terapias eficaces. La expansión de los modelos de cultivos DIPG derivados del paciente y de xenoinjertos disponibles será fundamental para la identificación de las estrategias terapéuticas más eficaces y, finalmente, la superación de esta enfermedad devastadora.
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen el apoyo de la Fundación McKenna Claire, Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS K08NS070926 y R01NS092597), Departamento de Defensa (NF140075), Instituto de Medicina Regenerativa de California (CIRM RB4-06093 y RN3-06510), limonada de Alex Soporte Fundación, la curación comienza ahora Fundación y DIPG de colaboración, Fundación Lyla Nsouli, Desvela cáncer pediátrico, tumor Foundation encefálico infantil, Fundación Mateo Larson, Fundación V, Fondo de la Familia Godfrey en la memoria de Fiona Penélope, la Fundación Wayland Villars DIPG, el Dylan Jewett , Connor Johnson, Zoey Ganesh, Dylan Frick, Abigail Jensen, y Jennifer Kranz Fondos Memorial, Fundación N8, Virginia y DK Ludwig Fondo para la Investigación del cáncer, Instituto de Investigación de Salud infantil en Stanford Anne T. y Robert M. Bass dotado Facultad de becas en Pediatric cáncer y enfermedades de la sangre.
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 |