Génération d'organoïdes tumoraux à partir de modèles de souris génétiquement modifiés du cancer de la prostate

Depuis la fin des années 1980, la capacité de modifier les gènes par recombinaison homologue a grandement avancé l’étude des systèmes biologiques¹. Les systèmes promoteurs inductibles, tissulaires ou cellulaires et les recombinases spécifiques au site, comme Cre-loxP, ont fait progresser les études génétiques en facilitant le contrôle des modifications génétiques tant temporellement que spatialement^{2,3, 4}. La combinaison de ces stratégies génétiques a créé un large éventail de systèmes de modèles expérimentaux^5,6,7.

Les modèles de souris génétiquement modifiés (GEMM) sont un outil intégral pour évaluer comment les gènes individuels ou les groupes de gènes affectent le développement et la maladie des mammifères. Dans la recherche préclinique sur le cancer, les GEMM sont la méthode la plus pertinente sur le plan physiologique et la plus rigoureuse pour étudier le développement, la progression et le traitement du cancer⁸. Notre laboratoire est spécialisé dans la génération et la caractérisation des GEMM cancéreux.

Le cancer non cutané le plus fortement diagnostiqué chez les hommes aux États-Unis est le cancer de la prostate (PCa). La majorité des patients atteints de PCa ont une maladie à faible risque et une forte probabilité de survie, mais les taux de survie diminuent considérablement lorsque la maladie est diagnostiquée à des stades avancés ou si l’hormonothérapie ciblée induit une progression vers une PCa agressive et non curable. sous-types^9,10. Notre laboratoire a développé des GEMM qui utilisent des alleles floxed d’un ou plusieurs gènes suppresseurs de tumeur. La recombinaison et la perte de l’expression de gène de suppresseur de tumeur se produit spécifiquement dans la prostate parce que nous avons introduit un transgène avec Cre recombinase en aval du promoteur de probasin activé seulement dans les cellules épithéliales de prostate^{11, 12}. Nous avons également élevé nos GEMMpour contenir un transgène Cre reporter appelé mT/mG, qui induit l’expression de protéines fluorescentes de tomate dans les cellules dépourvues d’expression de cre et de protéine fluorescente verte (GFP) dans les cellules avec Cre¹³. Tandis que la présentation de cette méthode et nos résultats représentatifs montrent GEMMs que nous étudions dans notre laboratoire, ce protocole peut être employé pour produire des organoïdes de cancer de la prostate à partir de n’importe quel modèle de souris. Cependant, comme discuté en détail dans notre section représentative de résultats, nous avons observé que certaines caractéristiques de tumeur sont optimales pour la génération d’organoïdes de cancer de la prostate.

Au cours de la dernière décennie, de nouvelles méthodes de culture des cellules à partir de tissus d’origine épithéliale ont conduit à des progrès significatifs dans notre capacité à modéliser les systèmes d’organes in vitro^14,15. Le terme « culture cellulaire 3D » a été attribué aux techniques impliquées dans l’établissement et le maintien des organoïdes, qui peuvent généralement être définis comme des structures composées de cellules qui assemblent l’architecture secondaire entraînée par la lignée cellulaire spécifique à l’organe caractéristiques¹⁶. Ces nouvelles méthodes sont distinctes de la culture classique des cellules 2D en ce que les cellules ne nécessitent pas de transformation ou d’immortalisation pour la croissance à long terme; ainsi, les cultures 3D des cellules normales peuvent être comparées aux cellules malades. Ceci est particulièrement utile dans la recherche sur le cancer où les cultures normales de contrôle cellulaire n’ont généralement pas été disponibles. En outre, les organoïdes forment spontanément des architectures de tissus secondaires avec des types de cellules correctement différenciés, ce qui en fait un meilleur système modèle pour comprendre le cancer in vitro que les lignées cellulaires 2D¹⁷. Notre laboratoire a créé des lignes organoïdes 3D à partir de la question tumorale isolée de nos GEMM PCa pour compléter nos données in vivo et effectuer des expériences qui ne seraient pas réalisables dans les GEMM.

Dans cet article, nous présentons des protocoles écrits et visuels pour l’autopsie complète des GEMM de PCa, y compris la dissection des lobes distincts de prostate de souris et des lésions métastatiques. Nous décrivons et montrons une méthode étape par étape pour produire des organoïdes des tumeurs de prostate de souris basées sur un protocole précédemment édité par Drost et autres pour dériver des organoïdes du tissu épithélial normal de prostate de souris^18.