人类肿瘤异种移植是血管,并在体内生长阶段由鼠源细胞浸润。为了规避下游分析过程中造成这些污染的细胞偏差,我们开发了允许通过磁性细胞分选所有小鼠细胞的全面枯竭的方法。
癌症研究中使用的体外细胞系模型的一直是有用的工具。然而,已经表明,这些模型不能可靠地模仿患者的肿瘤中不同的测定1。人肿瘤异种移植物代表相对于肿瘤生物学,药物发现和转移研究2-4的黄金标准。肿瘤异种移植物可以从不同的类型,如肿瘤细胞系,从初级患者肿瘤4或连续移植肿瘤的肿瘤组织的材料中获得。 当体内传播,异种移植组织渗透和通过小鼠来源的细胞血管化。多种因素,例如肿瘤实体,异种移植材料,生长速度和区域移植的原点影响组合物和目前在肿瘤异种移植物的小鼠细胞的量。然而,即使当这些因素保持恒定,小鼠细胞污染的程度是高度可变的。
有限公司ntaminating小鼠细胞显著损害人体肿瘤异种移植的下游分析。由于小鼠成纤维细胞表现出高疗效的电镀和增殖率,他们往往过度生长的人类肿瘤细胞的培养,尤其是缓慢增殖亚群。小鼠细胞来源的DNA,mRNA表达,以及蛋白质成分可以偏压下游基因表达分析,新一代测序,以及蛋白质组分析5。为了克服这些限制,我们已开发了一种快速和容易的方法,以隔离从异种移植肿瘤组织不变人肿瘤细胞。此过程由自动组织离解与台式组织离解器和磁性细胞分选组合基于小鼠来源的细胞的全面枯竭。这里,我们表明,人靶细胞可以是能够与纯度高于96%,小于20分钟的独立的肿瘤类型的内获得。
固体人肿瘤包括多个生理以及肿瘤细胞类型。他们形成复杂的生物结构的异质性的组织。像肿瘤的形成,发展生物过程和对治疗的反应都还没有完全理解。 在体外细胞培养模型代表一个有用的工具来研究和理解肿瘤生物学。但是,它们仅能部分地反映在肿瘤组织中发现的结构和过程。可靠,稳定的临床前的人肿瘤模型是抗肿瘤的药物和疗法4,6的发展以及对理解肿瘤生物学和肿瘤细胞和他们的环境的相互作用的一个先决条件。
原发性肿瘤患者来源的人肿瘤异种移植模型显示出高的关系起源组织有关的组织学结构,相互作用与微环境搭建,转移潜能和应对药品7 </sup>。即使当肿瘤异种移植物是从培养的细胞或细胞系,他们更接近地模拟患者肿瘤衍生的,因此示出了相比于在体外细胞培养模型中大多数测定更高有效性。这些特点使他们临床前模型4的黄金标准。除了 其在癌症研究中的应用,人类细胞的异种移植到小鼠中也经常在干细胞研究用于确定一个目标人口8的干性和分化潜能。
已经表明,人类微血管和人免疫细胞在体内的人类肿瘤2,9-传播代替。如肿瘤亚型,生长速率,和移植的区域因素对浸润的全球主要的影响,以及在小鼠细胞类型中发现的组合物。然而,即使当这些因素保持不变,所述量和小鼠细胞的组合物是高度可变。
异种移植组织的下游分析通常由鼠起源的细胞的挑战。从移植人类肿瘤细胞原代培养经常由成纤维细胞杂草丛生。除了 妨碍的体外肿瘤细胞系的产生,下游分析如药物的细胞毒性测试或药代动力学,在硅片校正自偏压用于从污染小鼠细胞是在大多数情况下是不可能始发的效果。除此之外,小鼠成纤维细胞和人肿瘤细胞之间的仅部分阐明串扰对研究10个实验的结果有直接的影响。此外,浸润小鼠细胞中最广泛不可预知的变化加剧准确分子下游分析。在NGS或蛋白质组分析,而不是测量的人肿瘤信号的每个小鼠衍生的信号直接降低测序的灵敏度。也是基于微阵列表达分析是由鼠类NUC挑战leic酸可能交叉杂交人类探测器。
为了规避在从异种移植模型中不同的方法,已经提出的人类肿瘤细胞的下游分析污染小鼠细胞的障碍。在许多研究中用于下游分析所需靶细胞通过利用对人类肿瘤细胞只表达标记或标志物的组合分离。然而,由于缺乏对人类肿瘤细胞阳性鉴定可靠指标常常代表一个很大的障碍。即使是广泛表达的标志物,如对人体癌EpCAM的,经常表现出肿瘤的内在表达差异11。这增加了低表达的亚群, 例如,肿瘤细胞经历上皮至间质转变,隔离过程中丢失的风险。此外,直接结合选择剂的靶细胞的可能影响随后的分析结果。通过耗竭小鼠细胞的尝试使用特异于鼠CD45和MHC I类表位的抗体的组合也已提出了12。然而,这种标记组合仅检测小鼠细胞的子集。另一种方法是用软件来增强分析流程。然而,所有这些方法要么是不适合于任何种类的实验装置或任何肿瘤实体和移植方法。
在这项研究中,我们提出了一种新的,快速的方法,为全面独立的小鼠品系和原产地组织异种移植的组织耗竭小鼠细胞。在关于异种移植物(包括皮肤,肺,脑,肾和骨骼肌)的移植多个目标器官和组织放映我们能够识别的抗体,允许全面检测小鼠细胞的组合。这些抗体偶联到超顺磁性粒子,滴定并用磁性细胞分选对消耗优化。由于只有特定的鼠标抗体用于人类靶细胞留“不变”,并且该方法不限定于异种移植肿瘤组织。我们表明,全面去除小鼠细胞异种移植从肿瘤样本标准化并促进人类肿瘤细胞的培养。此外,我们表明,人肿瘤异种移植物的由下一代测序分析是显著改善。如观察到这种效果,尽管外显子组富集期间人序列特定选择已经进行,在整个基因组和全转录组测序的影响预计将更为突出。两者合计,除去使用这种新方法的小鼠细胞的促进人类肿瘤细胞的培养和显著改善人类肿瘤异种移植物的下游分析。
我们已经开发出一种快速和容易的方法来隔离异种移植肿瘤组织不变人肿瘤细胞。此过程是通过结合自动组织解离和磁性细胞分选基于小鼠来源的细胞的全面枯竭。除了所有小鼠的细胞也死细胞和碎片的量的耗尽靶细胞级分显著降低。总之,这种方法显著提高分子下游分析和人类肿瘤细胞的培养。
在对比的替代方法,也没有必要对肿瘤细胞特异性标记,调整到不同的小鼠细胞或建立的算法的组合物的知识。该方法是独立于小鼠品系和肿瘤类型。因此,通过单人的特定标志物的基础可在表达发生变化,如图对EpCAM的11对人肿瘤亚群的分离偏压,是避免编辑。此外,它并不限于肿瘤材料,但可用于任何类型的异种移植组织的小鼠细胞靶向代替特定人肿瘤亚群(未示出数据)。
全面去除小鼠细胞通过靶向小鼠来源的细胞只表达表面表位促进。除了如在本研究中提出的肿瘤分解行之有效的方法,有使用不同种类的酶的许多程序。细胞表面表位的保存为这种新方法,而且对人肿瘤细胞群的准确分析的先决条件。因此,至关重要的是,平缓的酶用于肿瘤组织的消化。因此,小鼠细胞耗竭只能在与酶促消化程序,显然不影响小鼠细胞耗竭过程期间目标表位组合使用。在有疑问的情况下,这只能通过各自的制造商进行验证。
<p类=“jove_content”>这个方法也适用于人类的循环肿瘤细胞(的CTC)。然而,作为靶细胞的频率通常<0.1切除的小鼠细胞的%另外需要红细胞溶解和的50%以上的纯度不能期待。在这种情况下,小鼠细胞耗竭可以用作的CTC接着使用正标记富集的预富集(数据未显示)。小鼠细胞的去除通过避免小鼠成纤维细胞的培养长满显著改善人类肿瘤细胞的培养。此外,通过新一代测序人肿瘤异种移植物的分析是显著改善和标准化。如观察到这种效果,尽管外显子组富集过程中靶向人类序列特异性选择已经进行,在整个基因组和全转录组测序的影响预计将更为突出。
此外,所提出的方法便于ACCURA人类异种移植肿瘤内的肿瘤细胞亚群的TE分子研究。从在第一步骤中的相应的样品的小鼠细胞的去除和随后在两个不同的亚群排序人肿瘤细胞使感兴趣的人的大块肿瘤细胞20的肿瘤亚群的直接分子的比较。肿瘤细胞亚型之间的差异基因表达,可以更可靠地评估,因为它不会受到源于小鼠的分子的交叉杂交。
The authors have nothing to disclose.
We are grateful to Janina Kuhl, Nadine Chelius, Petra Kussmann, Lena Willnow and Dorothee Lenhard for excellent technical assistance.
Tumor Dissociatio Kit, human | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | contains enzymes H, R and A; see data sheet for reconstitution instructions |
RPMI 1640 | Biowest | L0501-500 | |
gentleMACS C-Tubes | Miltenyi Biotec | 130-096-334 | |
gentleMACS Octo Dissociator with Heaters | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
MACS SmartStrainer (70 µm) | Miltenyi Biotec | 130-098-462 | |
Petri dish 100 mm | Various | ||
Scalpel | Various | ||
Mouse Cell Depletion Kit | Miltenyi Biotec | 130-104-694 | |
PBS | Various | use 1x PBS for PEB buffer | |
EDTA | Sigma-Aldrich | 3610 | use final concentration of 2 mM in PEB buffer |
BSA | Miltenyi Biotec | 130-091-376 | or use 5 mg/L BSA in PEB buffer |
MACS LS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
QuadroMACS Separator | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
PreSep filters (70 µm) | Miltenyi Biotec | 130-095-823 | |
MACSmix Tube Rotator | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | |
CD326-FITC, human | Miltenyi Biotec | 130-080-301 | use 1:40 for immunofluorescence staining |
anti-Vimentin antibody | abcam | ab92547 | |
goat-anti-mouse IgG-Alexa488 | Life Technologies | A11029 | |
goat-anti-rabbit IgG-Alexa594 | Life Technologies | A11012 | |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | dilute to a final concentration of 0.1 µg/ml in 0.1 M sodium bicarbonate |
Inside Stain Kit | Miltenyi Biotec | 130-090-477 | InsideFix from this kit can be used for fixation step during immunofluorescence staining |
FBS | Various | ||
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 93418 | |
FcR Blocking Reagent, mouse | Miltenyi Biotec | 130-092-575 | |
Gelatin | Sigma-Aldrich | G2500-100g | |
Nextera Rapid Capture Enrichment Kit | Illumina | FC-140-1000 | |
MiSeq Reagent Kit v3 | Illumina | MS-102-3001 |