前立腺癌の遺伝子組み換えマウスモデルからの腫瘍オルガノイドの生成

1980年代後半以降、相同組換えによって遺伝子を改変する能力は、生物学的システム1の研究を大きく進めてきた。Cre-loxPのような誘導性、組織、または細胞特異的な組換えシステムおよび部位特異的組換え物は、時間的および空間的に2、3の両方の遺伝子改変に対する制御を容易にすることによって、高度な遺伝子研究を行っている。 ⁴.これらの遺伝的戦略の組み合わせは、実験モデルシステム5、6、7の広い配列を作成しました。

遺伝子組み換えマウスモデル(GEMM)は、個々の遺伝子または遺伝子群が哺乳類の発達や疾患に与える影響を評価するための不可欠なツールです。前臨床癌研究において、GEMMは癌の発達、進行、および治療8を研究するための最も生理学的に関連する厳格な方法である。当研究室は、がんGEMMの生成と特徴付けに特化しています。

米国の男性の間で最も高く診断された非皮癌は前立腺癌(PCa)である。PCa患者の大半は、リスクの低い疾患と生存率が高いが、疾患が進行段階で診断されたり、標的ホルモン療法が積極的で治癒不可能なPCaに進行を誘導する場合、生存率は劇的に低下する。サブタイプ^9,10.当研究室では、1つ以上の腫瘍抑制遺伝子の凝対性アセレルを利用したGEMMsを開発しました。前立腺上皮細胞のみで活性化されるプロバシンプロモーターの下流にクレ・レコンビネーゼを用いてトランスジーンを導入したため、腫瘍抑制遺伝子発現の組み換えおよび喪失が前立腺に特異的に起^こる。12.我々はまた、Cre¹³を有する細胞において、Creおよび緑色蛍光タンパク質(GFP)発現を欠く細胞においてトマト蛍光タンパク質発現を誘導するmT/mGと呼ばれるCreレポータートランスジーンを含むためにGEMMを飼育した。この方法の提示と我々の代表的な結果は、我々が我々の研究室で研究するGEMMを示しているが、このプロトコルは、任意のマウスモデルから前立腺癌オルガノイドを生成するために使用することができる。しかし、代表的な結果セクションで詳しく説明したように、特定の腫瘍特性が前立腺癌オルガノイド生成に最適であることを観察しました。

過去10年間で、上皮起源の組織から細胞を培養する新しい方法は、インビトロ14、15の器官系をモデル化する能力の著しい進歩をもたらした。「3D細胞培養」という用語は、オルガノイドの確立と維持に関わる技術に起因しており、一般に、臓器特異的細胞系統によって駆動される二次的なアーキテクチャを組み立てる細胞からなる構造として定義することができる。特性¹⁶.これらの新しい方法は、細胞が長期的な成長のために変換や不死化を必要としないという古典的な2D細胞培養とは異なります。したがって、正常細胞の3D培養物は、病気の細胞と比較することができる。これは、通常、正常な細胞対照培養が利用できないがん研究において特に有益です。さらに、オルガノイドは、適切に分化した細胞型を持つ二次組織アーキテクチャを自発的に形成し、2D細胞株よりもインビトロで癌を理解するより良いモデルシステム^を作る17。当研究室では、PCa GEMMから分離した腫瘍問題から3Dオルガノイドラインを作成し、インビボデータを補完し、GEMMでは実現できない実験を行っています。

この記事では、明確なマウス前立腺葉と転移性病変の解剖を含む、PCa GEMMの完全な壊死のための書かれた視覚的なプロトコルを提示する。我々は、正常マウス前立腺上皮組織18からオルガノイドを導出するためのDrostらによって以前に発表されたプロトコルに基づいて、マウス前立腺腫瘍からオルガノイドを生成するためのステップバイステップの方法を説明し、示す。