このプロトコルは、患者由来の細胞培養モデルまたは腫瘍および微小環境細胞の直接的な特徴付けの確立のための死後拡散固有橋グリオーマサンプルを迅速に処理するための方法を記載します。
びまん性内因ポンティーネ神経膠腫(DIPG)は普遍的に致命的な予後を運ぶ子供の頃の脳幹腫瘍です。外科的切除は、実行可能な治療戦略ではなく、生検が日常的に行われていないため、研究のための患者サンプルの利用可能性は限られています。したがって、この病気を研究するための努力は、忠実な疾患モデルの不足によって挑戦されています。この必要性に対処するために、我々は、in vitroアッセイまたはin vivo同所異種移植実験に使用することができる耐久性のある患者由来の細胞培養モデルを生成するために、ここでは、死後剖検組織サンプルの迅速な処理のためのプロトコルを説明します。これらのモデルは、潜在的な薬物標的をスクリーニングするとDIPG内の基本的な病理生物学的プロセスを研究するために使用することができます。このプロトコルは、さらに分析した遺伝子の元のその後の分析を可能にする(FACS)、蛍光活性化細胞選別を用いて、腫瘍および微小環境の細胞を単離するために拡張することができますPRESSION、タンパク質の発現、またはバルク細胞または単一細胞レベルでDNAのエピジェネティック修飾。最後に、このプロトコルは、他の中枢神経系の腫瘍の患者由来の培養物を生成するように適合させることができます。
DIPGは、通常、小児期中期1、2の間に、腹側橋で発生積極的な中枢神経系悪性腫瘍です。臨床試験の数十年にもかかわらず、現在の治療は、症状の一時的な改善または安定化を提供し、わずか3ヶ月平均で生存期間の中央値を拡張し、放射線治療、に限定されています。でも放射線治療で、全生存期間の中央値は、初期診断の2年以内に病気で死亡する子どもの90%とわずか9ヶ月です。そのため、腫瘍の浸潤性の性質および脳幹の重要な機能の、外科的切除は不可能です。組織病理学的分析は、典型的には、単独の神経画像によって作製することができる臨床治療及び診断を導くには、現在の役割を持たないようにまた、米国では、DIPGための外科的生検を得る歴史的に、3を行っていません。腫瘍組織のFしたがって、可用性または研究は、候補薬物分子とその下の腫瘍生物学に関する研究を行うための努力を制限し、制限されています。特に、神経画像と定位技術の向上は、分子生物学の進歩と相まって、近年のDIPGの安全な生検の開発4、のために許可している、疾患の我々の理解を変えました。現在、治療計画を個別化するための先行投資生検およびDIPGの分子プロファイリングを使用して、複数の臨床試験は(NCT01182350、NCT02274987)5進行中です。
DIPGおよびその他の小児高悪性度神経膠腫は、それらの成人の神経膠芽腫の対応6、7は異なる疾患を表し、従って、DIPGの忠実な実験モデルは、そのユニークな病態生理を理解し、効果的な治療戦略を発見するために必要です。近年では、DIPG腫瘍トンを得るための努力を集中剖検時の研究のための問題は、または、あまり一般的ではないが、生検は、私たちの理解とDIPGを研究する能力に革命をもたらしてきました。ゲノム全体の配列決定の努力は、H3ヒストン、ファミリー3A(H3F3A)およびヒストンクラスター1タンパク質8、9、10、11符号化ヒストンの突然変異によって引き起こされるヒト疾患の第1の例を示す、H3B(HIST1H3B)における再発性変異を明らかにしました。さらに、DIPGsのサブセットは、以前に癌で報告が、先天性小児期発達障害の進行性骨化性線維形成異常症8、9、10、11に見られる変異と同一であるれていないACVR1遺伝子における突然変異を発現します。同様に、最初の患者由来のDIPG細胞培養および同所性異種移植片カ月DELSは現在1、2、12、13、14、ならびにマウスモデルは、シリアル異種移植3、14、15を生成するために免疫不全マウスに腫瘍細胞の直接的な異種移植を通じて確立確立されています。これらの患者由来のモデルを使用して初期薬物スクリーニングの努力は、臨床翻訳4、14のための有望な新規薬剤を同定していると、少なくとも1つの臨床試験(NCT02717455)のための基礎を築いてきました。
進歩に向けたこれらの最初のステップはほんの始まりであり、多数の患者由来の組織試料および培養モデルは、疾患のサブタイプを定義し、最も効果的な治療戦略を開発する必要があります。遺伝的にエンジンDIPGのeredマウスモデルはまた、疾患の私達の基本的な理解を促進することを目的とした研究を促進します。 DIPGの遺伝的モデルを生成するための努力は、上述の基礎ゲノム研究によって支援されますが、オプションの現在の限られた数が用意されています。組織学的に類似した高品位の脳幹神経膠腫を発生させる一つのこのようなモデルは、新生児マウス5、16の後頭蓋窩にネスチン陽性細胞にPDGF-Bの過剰発現とのINK4a-ARF損失を駆動するために、ウイルスRCAS / TV-システムを使用しています。別のアプローチは、6、7、17腫瘍形成、これらの細胞をレンダリングするのに十分である、ヒト胚性幹細胞由来の神経前駆細胞におけるいくつかの主要なDIPG関連変異(ヒストンH3.3のK27M変異、p53の損失とPDGFRA活性化)を反復することを含みます。遺伝子的方法および患者DERIVの組み合わせEDモデルは、前臨床試験を可能にし、効果的な治療法の開発を促進します。
上記に詳述DIPG研究の課題に対処するために、この迅速剖検プロトコルは調査8、9、10、11、12、14のための患者由来の細胞培養物を生成するために開発されました。プロトコルは、組織の生存能力を保護し、拡張死後間隔と輸送時間に伴う課題にもかかわらず、耐久性のある培養物を生成する可能性を最大化することを意図しています。正常に生成されたとき、これらのDIPG培養物は、患者由来の細胞に対する潜在的な治療用分子の評価を可能にする、その後のインビトロ操作およびin vivo異種移植実験において使用され得ます。
このプロトコルは、インビトロの種々またはインビボ実験で使用することができ、患者由来の細胞培養物を、開発するための死後腫瘍組織寄付の迅速な処理のための方法が記載されています。そのため剖検試料での作業の性質上、サンプルの生存率を維持することは重要な課題を提起します。剖検する死後変化や組織の輸送に必要な時間を含むいくつかの要因は、可能な限り最小限に抑えますが、多くの場合、制御することが困難であるべきです。我々の経験では、6未満の死後変化 – 8時間(死亡の時に組織を氷冷出荷および輸送媒体に置かれている時間には)耐久性のある細胞培養を確立するための最善の機会をもたらしました。その後、24時間以内に実験室で組織を受信し、受信時に直ちに培養のためにそれを処理するのが最善です。
これらの稀な例の場所は広く変化するため、および組織検索ステップの品質が強く剖検を行うの物流が挑戦することができ、成功のチャンスに影響を与えます。多くの場合、6~8時間の時間枠を達成するためには、学術センターで組織採取を行うことは不可能です。その代わりに、IRB承認のプロトコルの下で葬儀場での腫瘍組織を回復するために、コールに組織回収サービスを持つことは、多くの場合、組織の回復のために、より好都合です。死の前にインフォームドコンセントを得ることは推奨されており、物流計画を容易にされます。組織検索(手袋、ドレープ、メス)のための明確かつ徹底的な指示や無菌電源で自己完結型の剖検キットを準備することを強くお勧めします。さらに、研究者、病理学者、および葬儀場の間で通信の明確なポイントを確立することが重要です。例えば、研究者は前剖検に病理学者でプロトコルを議論し、一般的なエラーを強調表示する必要があります。これらのエラーはマイクロを含みます組織検索、thermoinsulated容器内に十分な濡れた氷の上にサンプルを出荷するために一晩/迅速発送、失敗を通じて出荷する障害が発生したときにBial社の汚染(通常は酵母)。最後に、我々は輸送時間を最小限にするために、サンプルの出荷のためのドア・ツー・ドアの宅配便を使用することをお勧めします。
注意はまた、細胞の生存率を維持するために組織解離の間に取られるべきです。例えば、輸送のための神経組織の健康を維持するために設計されたメディアの使用は、(休止-抗生物質/抗真菌剤で補充を)成功した文化を生成する機会が増加します。常に氷上でサンプルを転送することにより、プロトコルを通して冷たい温度でサンプルを維持することも重要です。両方のステップは、細胞に外傷性であるため、プロトコルの成功を向上させることができトリチュレーションを最小限に抑えるとともに、両方の機械的および酵素的解離の画分を収集します。我々の経験では、最も成功した培養物は、両方の画分のうちに成長しながら、、我々は2つの調製物の一方のみが潜在的にこれらのサンプルのデリケートな性質を反映して、耐久性のある文化を確立インスタンスを持っていました。プロトコルにおける別の外傷のステップは、トリチュレーションです。必要なの磨砕の程度を減らすことができる1つの戦略は、サンプルが完全に準備の先頭にミンチされるようにするためです。サンプルの生存率を改善するために設計されたプロトコルの態様の他の例は、酵素的解離の際に特に重要であるプロトコル、全体緩衝液( 例えば、HEPES)を添加することが挙げられます。
さらに、細胞の生存率を高めるために、このプロトコルの可能な変更は、ACK赤血球溶解ステップの除去です。しかしながら、この場合には、赤血球を除去するために、培養の最初の週の間にACK溶解ステップを実行するために、その後しばしば必要です。修正することができるこのプロトコルの他の態様は、ショ糖を使用して、ミエリンおよび細胞破片の除去であるdensityの勾配。具体的に、ミクログリア細胞の細胞生存率を改善することが報告されている他の戦略は、不連続パーコール密度勾配18又は磁気ミエリン除去ビーズとして、この段階でも可能です。
最後に、初期の組織解離およびニューロスフェアの外観の間の期間は、試料間で変化し、月またはそれ以上の週からどこでも取ることができます。初期の培養は、通常、死細胞および細胞破片のかなりの程度を含んでいるので、生存細胞が残っているかどうかを決定するために挑戦することができます。 8週間( 図2) -培養物は、少なくとも4のために維持されるべきです。ここに提示され、残りの破片から増殖している細胞を単離するための一つの戦略( すなわち 、新鮮な培地に細胞クラスターと再メッキをフィルタリング逆)。文化を維持し続けるべきかどうかについての決定は、最終的には目の周囲の要因に基づいてケースバイケースの判断であり、電子の剖検( 例えば、長期の死後変化、組織輸送中の問題)、組織解離( 例えば、過度の血液や破片)、およびどのようにサンプルが培養中に表示されます。培養物が確立されると、同一性は、この目的のために保持された元の腫瘍のサンプルを培養物を比較すると、短いタンデム反復の分析または類似の方法を用いて、DNAフィンガープリンティングによって検証されるべきです。 6ヶ月 – 私たちは日常的にすべての3例えば、他の文化によって全く汚染が発生していないことを確認するためにDNA指紋によって文化を検証することをお勧めします。
これらの患者由来のDIPG培養物の生成は有効な治療法の開発に成功の重要なステップを表します。利用可能な患者由来DIPGの文化や異種移植モデルの拡大は、最も効果的な治療戦略を識別し、最終的には、この壊滅的な疾患を克服するために重要となります。
The authors have nothing to disclose.
作者は感謝してマッケナクレア基金、神経疾患および脳卒中(NINDS K08NS070926とR01NS092597)の国立研究所、国防総省(NF140075)、カリフォルニア再生医療研究所(CIRM RB4-06093とRN3-06510)、アレックスのレモネードからの支援を認めます財団スタンド、硬化はフィオナペネロペ、ウェイランドヴィラールDIPG財団、ディランジューエットのメモリで今すぐ財団とDIPG共同、ライラNsouli財団、解明小児がん、小児脳腫瘍財団、マシュー・ラーソン財団、V財団、ゴドフリーファミリーファンド開始します、コナー・ジョンソン、ゾーイガネーシュ、ディランフリック、アビゲイル・ジェンセン、そしてジェニファー・クランツメモリアル基金、N8財団、バージニア州および癌研究のためのDKルートヴィヒ基金、小児におけるスタンフォードアンT.ロバート・M・ベース寄附学部奨学金では子供の健康研究所がんや血液疾患。
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 |