نحن نقوم بوصف بروتوكول لغرس الموجات فوق الصوتية موجه زرع خطوط الخلايا السرطانية الأورام اللحمية المشتقة من murine مباشره في موقع الورم الأصلي. ادي هذا النهج إلى أورام البنكرياس التي يمكن اكتشافها عن طريق التصوير بالموجات فوق الصوتية في غضون 2-4 أسابيع من الحقن ، وخفضت بشكل كبير من نسبه بذر الخلايا السرطانية علي الجدار الصفاقي بالمقارنة مع غرس العظام الجراحية.
وقد حفزت النجاح الأخير للحصار حاجز المناعة في سرطان الجلد والأورام السرطانية الرئة مجال التلقيح المناعي ، وكذلك كشفت عن القيود المفروضة علي العلاجات الحالية ، حيث ان غالبيه المرضي لا تستجيب للعلاج المناعي. تطوير نماذج مسبقه السريرية دقيقه لتحديد بسرعة تركيبات العلاجية الجديدة والفعالة هي حاسمه لمعالجه هذه الحاجة السريرية غير الملبية. سرطان الغدد السرطانية في البنكرياس (PDA) هو مثال متعارف عليه لورم الحاجز المناعي المقاوم للحصار مع 2% فقط من المرضي الذين يستجيبون للعلاج المناعي. المهندسة وراثيا KrasG12D +/-; Trp53R172H +/-; نموذج الماوس pdx-1 Cre (الفيلق) من المساعد الشخصي الرقمي بتلخيص الامراض البشرية وأداه قيمه لتقييم العلاجات لمقاومه المناعة في الاعداد قبل السريرية ، ولكن الوقت لظهور الورم هو متغير للغاية. وتحافظ نماذج غرس الورم الجراحي للورم المجهري لل PDA علي السمات البيولوجية المناعية لبيئة الورم الصغرى الخاصة بالانسجه التابعة لفيلق حماية كوسوفو (TME) ولكنها تتطلب اجراء مكثفا للوقت وإدخال التهاب شاذ. هنا ، نستخدم نموذج غرس الورم الموجه للموجات فوق الصوتية (UG-OTIM) لاينفاسيفيلي بحقن خطوط الخلايا PDA المشتقة من الفيلق مباشره في بنكرياس الفئران. تنمو أورام UG-OTIM في موقع الانسجه الذاتية ، وتلخص بإخلاص الخصائص النسيجية لل PDA TME ، وتصل إلى الأورام المسجلة بحجم التسجيل للدراسات السريرية قبل أربعه أسابيع بعد الحقن مع الحد الأدنى من البذر علي الجدار الصفاقي. نظام UG-OTIM الموصوف هنا هو نموذج الورم السريع واستنساخه التي قد تسمح لتحليل الانتاجيه العالية من التركيبات العلاجية الجديدة في murine المساعد الشخصي الرقمي TME.
سرطان الغدة السرطانية في البنكرياس (PDA) هو مرض العدوانية المعروفة التي يتم صهرها للعلاجات الحالية ، مع معدل البقاء علي قيد الحياة 5 سنوات كئيبه من 9 ٪1. تجاوز المساعد الشخصي الرقمي مؤخرا سرطان الثدي ليصبح السبب الرئيسي الثالث للوفيات المرتبطة بالسرطان في الولايات الامريكيه ، ومن المتوقع ان يصبح السبب الثاني الرائد (وراء سرطان الرئة فقط) بحلول عام 20302. وهناك عدد من الميزات المميزة المناعية “الباردة” الورم المساعد الشخصي الرقمي (tme)-بما في ذلك تسلل عاليه من السكان الخلايا النخاعية المثبطة للمناعة3,4,5,6,7,ترسب السميكةالكثيفة8,9,10,11, وندره الخلايا T5,12 فشل العلاج المناعي في المساعد الشخصي الرقمي14. وتحقيقا لهذه الغاية ، فان استخدام نموذج الحيوانية ذات الصلة سريريا هو أداه أساسيه للتحقيق في فعاليه تركيبات المخدرات الجديدة للأورام الباردة المناعية في الجسمالحيوي.
المهندسة وراثيا KrasG12D +/-; Trp53R172H +/-; Pdx-1 Cre (الفيلق) نموذج الماوس من المساعد الشخصي الرقمي بإخلاص يلخص الجوانب السريرية البارزة من الإنسان المساعد الشخصي الرقمي ، بما في ذلك السائقين الجزيئية للمرض والميزات المرضية الخلوية15. أورام الفيلق تتطور تلقائيا في الفئران المناعية بالبالكامل ، مما يسمح للاستجواب من النهج العلاجية بما في ذلك العلاج الكيميائي16،17، العلاج المناعي18،19،20،21، و سدي-استهداف المعالجة9،11،22في فيفو قبل أداره هذه الادويه في اعداد التجربة السريرية. علي الرغم من العديد من نقاط القوه كنموذج قبل السريرية من المساعد الشخصي الرقمي ، واستخدام الفئران الفيلق غير المواتية من قبل تطور متغير للغاية من تطور الورم العفوي كما يمكن ان تتراوح بداية الورم من 4 إلى 40 أسابيع (التالي تتطلب صيانة مستعمره تربيه كبيره)15. بالاضافه إلى ذلك ، فان فئران الفيلق لديها القدرة علي الاصابه بالأورام الاوليه المتعددة الأضلاع23، وهناك انخفاض سريع في صحة الماشية وزيادة في الاعتلالات المشتركة بما في ذلك الامراض العصبية والاستسقاء مع تقدم المرض15.
أحد البدائل لنموذج الماوس التلقائي لفيلق حماية كوسوفو هو استخدام نموذج غرسه العظام من المساعد الشخصي الرقمي24. الزرع الجراحي المباشر لخطوط الخلايا السرطانية في موقع الانسجه الاصليه هو طريقه أكثر فعاليه من حيث التكلفة ويمكن التنبؤ بها من تلخيص البيئة المجهرية الورم الخاصة بالانسجه (TME) من المساعد الشخصي الرقمي. يسمح غرس الأورام بحقن خطوط خلايا الورم السرطانية للفئران الخلفية العكسية الوراثية5، مما يسمح للفئران المضيفة بالتلاعبات الجينية الاضافيه التي ستستغرق وقتا طويلا لتتكاثر في نموذج فاره الفيلق. ومع ذلك ، زرع أورام البنكرياس يتطلب عمليه جراحيه كثيفه العمالة التي يدخل التهاب منحرف في موقع خياطه في جدار البطن24،25،26، وغالبا ما يتضمن الانتعاش بعد الجراحة طويلة27،28،29.
التقدم التكنولوجي في التصوير بالموجات فوق الصوتية باستخدام محولات القوارض الخاصة يوفر صور عاليه الدقة في الوقت الحقيقي. بالاسترشاد بالتصوير بالموجات فوق الصوتية لحركه ابره الحقن في التجويف الصفاقي ، يمكن للمرء زرع خلايا الورم علي وجه التحديد في البنكرياس ، والاستفادة من فوائد حقن الورم التقويمي في غياب الزرع الجراحي والتهابات المصاحبة. هذا النهج ، ووصفت الموجات فوق الصوتية ، وقد أنشئت سابقا نموذج زرع الورم المجسم (UG-otim) في نماذج الكسب غير المزروع من سرطان البنكرياس30 وكذلك في العديد من نماذج السرطان الأخرى بما في ذلك ساركوما يوينغ ، الورم الارومي العصبي وسرطانالمثانة 31 ،32.
هنا ، ونحن نقدم بروتوكولا مفصلا لأداء حقن الموجات فوق الصوتية من خطوط الخلايا السرطانية في البنكرياس murine. نعرض الأورام الناتجة تلخص الخصائص النسيجية والمناعية لفيلق حماية كوسوفو TME ، التالي يمكن استخدامها للتحقيق في التركيبات العلاجية الجديدة ، بما في ذلك العلاجات المناعية ، للكشف بسرعة عن أكثر المعالجات الواعدة للتحرك إلى الامام في التجارب السريرية.
ونعرض هنا ان استخدام الموجات فوق الصوتية عاليه الدقة لغرس خطوط خلايا murine PDA المباشرة في موقع الانسجه الاصليه هو بديل موثوق به لكل من فيلق حماية كوسوفو والانظمه الجراحية لنماذج العظام. تنتج UG-OTIM الأورام ذات الصلة بيولوجيا التي تحتفظ بالميزات المناعية لPDA مع اطار زمني مختصر لتشخيص الورم وحركيه نمو الورم الموثوقه. الموجات فوق الصوتية الحقن الموجهة يمكن بالتالي ان تكون أداه مفيده للإنتاج السريع من الفئران التي تحمل الأورام المساعد الشخصي الرقمي زرعها ، مما يسمح للتحقيق في تركيبات علاجيه في نموذج ذي صله سريريا.
الموجات فوق الصوتية-غرس الموجهة تقدم تحسينات هامه علي النماذج القياسية للتحقيق قبل السريرية. أولا ، يلغي هذا الاجراء الرصد المكثف للوقت لفئران فيلق حماية كوسوفو لتطوير الأورام العفوية عن طريق الغرس المباشر لخلايا المساعد الشخصي الرقمي بالبالكامل C57BL/6 في البنكرياس المريد. ثانيا ، علي غرار الحقن الجراحية التقليدية التقويمية ، ونهج UG-OTIM يسمح للسيطرة علي خط الخلية التي تم حقنها ، بما في ذلك اختيار خط الخلية الورم الأحادي و/أو التلاعب السابقة فيفو من خط الخلية ، فضلا عن السيطرة علي المضيف تلقي زرع الخلايا السرطانية. ثالثا ، هذه التقنية الطفيفة التوغل تتجنب العمل الشاق لجراحه البقاء علي قيد الحياة وتتجاوز فتره النقاهة المعقدة بعد العملية للحيوانات وكذلك الإشارات التهابيه من التئام الجروح الجراحية. وأخيرا ، الأورام UG-OTIM-علي غرار زرع الجراحية-تلخيص TME لاحظت في الفئران الفيلق ، بما في ذلك تسرب الخلايا المنخفضة T وتسرب عاليه الضامة. وهكذا ، يحتفظ نموذج UG-OTIM بالسمات الرئيسية لأورام فيلق حماية كوسوفو دون التعقيدات الاضافيه التي تؤخر التحقيقات العلاجية في نموذج فيلق حماية كوسوفو العفوي.
عدد من الخطوات الهامه في البروتوكول هي المفتاح لإتقان لنجاح هذه التقنية. الخبرة في التصوير بالموجات فوق الصوتية murine ضروري لهذا الاجراء ، ولكن البراعة اليدوية المطلوبة لزرع الخلايا بنجاح في البنكرياس هو مجموعه من المهارات التي يجب تطويرها بشكل مستقل. بالنسبة للفئران في دوره الضوء/الظلام التي مدتها 12 ساعة ، فان صيام الحشرات بين عشيه وضحيها ضمن المعدة والأمعاء تم تطهيرها من اي طعام غير مهضوم يمكن ان يمنع رؤية البنكرياس والكلي والطحال بالموجات فوق الصوتية. بالاضافه إلى ذلك ، يجب معايره كل خط خلوي يستخدم لحقن العظام قبل اجراء المزيد من التجارب لفهم حركيه النمو وتحديدال33المحتملة المنتشرة. اثناء الحقن ، واستخدام ملقط لقرصه الجلد في موقع الحقن خلق التوتر اللازمة لثقب بلطف من خلال كل من الجلد والجدار البريتوني. وكانت الخطوة الرئيسية في هذا الاجراء لتوجيه الابره بعناية في البنكرياس دون تثقيب الانسجه أو ثقب موقع خارج الهدف مثل الطحال أو الكلي. وكان تاكيد البلعه السائل أفضل مؤشر لحقن الخلايا السرطانية ناجحه في الانسجه السليمة. بعد الحقن ، يجب سحب الابره ببطء حتى لا يزعج السائل البولي. وجدنا ان سلسله من الحقن التجريبية باستخدام اما DMEM أو الأزرق تريبان ساعد علي تطوير إتقان المهارات الحركية الدقيقة اللازمة لهذا الحقن.
واثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها لهذا الاجراء ، حددنا عددا من العوامل التي أثرت علي نجاح البروتوكول. في التجارب التجريبية ، كان الخطا الأكثر شيوعا لدينا هو تثقيب الكلي اثناء الغرس ، والذي حدث بشكل أكثر تكرارا في تجاربنا المبكرة مما يوحي بان الممارسة المنتظمة لهذه المهارة تحسن الكفاءة. بالاضافه إلى ذلك ، وجدنا ان تاكيد وجود البلعه السائل بعد حقن الخلايا السرطانية عن طريق الموجات فوق الصوتية والتصور المباشر في تشريح اثناء مرحله استكشاف الأخطاء وإصلاحها تحسين تقنيه الحقن الناجحة. إذا لم يتم تاكيد تشكيل فقاعه عن طريق الموجات فوق الصوتية اثناء الحقن ، ويمكن تعديل موقع الابره قبل الاكتئاب تماما حقنه للإفراج عن البلعه المتبقية من الخلايا السرطانية. لاحظنا أيضا ان احجام التعليق حقن بسرعة كبيره أسفرت عن انسكاب الخلايا السرطانية في التجويف البريتوني أو انهيار السائل بوليوس في البنكرياس. عموما ، ذهبت هذه الكائنات لتطوير أورام البنكرياس باستثناء n = 7 الحيوانية التي أظهرت اي دليل علي الورم 4 أسابيع بعد الحقن. تم الإبلاغ عن هذه النتيجة فقط في محاولاتنا الاولي (وتم حقن 6/7 الحيوانية مع انخفاض عيار من الخلايا السرطانية). يجب مراقبه الفئران التي لديها حقن الخلايا السرطانية مشكوك فيها ، أو تتطلب أعاده تموضع الابره ، عن كثب لتطوير الأورام خارج البنكرياس.
وتتمثل القيود الرئيسية للأسلوب الموجه فوق الصوتية في توافر الاداات المطلوبة والمهارة التقنية المرتبطة بغرس الأورام. الاجراء ليس معقما تماما ، كما يتم حقن الماوس غير معقم علي منصة الموجات فوق الصوتية ، مع حقنه وطرف ابره يمر من خلال هلام الموجات فوق الصوتية. علي الرغم من اننا لم نر اي دليل علي وجود عدوي في n = 148 الفئران عبر ما مجموعه 8 تجارب مستقله منذ بدء هذه الدراسات ، فمن الممكن ان العامل المعدية يمكن ان تدخل البنكرياس من خلال ابره الحقن خلال هذه العملية. علي هذا النحو ، يجب رش العديد من جوانب البروتوكول قدر الإمكان (بما في ذلك القفازات ، وأسطح الموجات فوق الصوتية ، وصناديق الثلج) مع مطهر أو 70 ٪ الايثانول للحد من التعرض المحتمل لمسببات الامراض. ومن القيود الاضافيه علي البروتوكول الحالي عدم وجود ورم خبيث باستخدام خط الخلية 4662 في التخفيفات الحالية. وينبغي معايره كل خط خلوي يستخدم في نظام UG-OTIM لمعدلات النمو المرجوة فضلا عنال33المحتملة المنتشرة. وأخيرا ، إنشا بروتوكولنا الحالي تقنيات لحقن الخلايا السرطانية في تعليق أحاديه الخلية. ومع ذلك ، فان أضافه الركيزة مصفوفة خارج الخلية يمكن ان تضاف إلى احتمال تعزيز إنشاء الورم ومنع تسرب الخلايا السرطانية (كما يتم استخدامه في نماذج زرع الجراحية27،30،31،32). التالي ، يمكن التغلب علي العديد من القيود المفروضة علي UG-OTIM مع الاختبار المناسب للخطوط الخلوية المستخدمة في حقن العظام.
وباختصار ، فان نموذج UG-OTIM هو طريقه دقيقه لحقن الخلايا السرطانية الموجهة للانسجه في البنكرياس المريد. هذه التقنية غرس الحد الأدنى الغازية فوائد كل من المحقق والحيوانية عن طريق الحد من الوقت الاجراء ، والحد من مضاعفات ما بعد الجراحة وتحسين دقه الحقن. الأورام الناجمة عن حقن UG-OTIM تحتفظ بالسمات المناعية المميزة لأورام الفيلق العفوية ، ولها وقت موثوق لظهور الورم ، وحركيه نمو الورم القابلة للتكرار. التالي يمكن استخدام نموذج UG-OTIM بطريقه عاليه الانتاجيه نسبيا لاستجواب التركيبات العلاجية في وضع ما قبل السريرية للكشف عن العلاجات الجديدة للمرضي الذين يعانون من أكبر حاجه سريريه لم تلب.
The authors have nothing to disclose.
ويود أصحاب البلاغ ان يشكروا الدكتور روبرت فونديرهايد وجميع أعضاء مختبر فونديرهايد ، وجميع أعضاء مستشفي الفئران المصابة بسرطان البنكرياس ، والدكتور بن ستانغر ، ومركز بحوث سرطان البنكرياس في جامعه بنسلفانيا ، وديدورا ديلمان مناقشات مفيده. ويدعم هذا العمل عن طريق التمويل من معهد باركر للسرطان العلاج المناعي جائزه زميل (KTB) ومركز أبحاث سرطان البنكرياس في جامعه بنسلفانيا (CC).
50 mL Conicals | Thomas Scientific | 2602A26 | |
Blunt edged forceps | Fine Science Tools | 11000-12 | |
Cell Dissociation Buffer | Thermo-Fisher | 13151014 | |
Cotton Tipped swabs | Thermo-Fisher | 19062614 | |
Covidien Monoject 3/10mL, 29G X 1/2" | Thermo-Fisher | 8881600145 | |
Depilatory Agent | Amazon | Nair Body Lotion | |
DMEM | Thermo-Fisher | 10-566-016 | |
FBS | Gemini Bio-oroducts | 100-106 | |
Flask | Sigma-Aldrich | CLS430825 | |
Forceps (blunt edge) | Fine Science Tools | 11000-12 | |
Gauze | Fisher | 13-761-52 | |
Gentamicin | Thermo-Fisher | 15750060 | |
Induction Chamber | VetEquip | 941444 | |
Isofluorane | Penn Vet Supply | VED1350 | |
Isofluorane Vaporizer | VetEquip | 911103 | |
L-glutamine | Thermo-Fisher | 25030081 | |
Optixcare | MidWest Veterinary Supply | 052.50310.3 | |
Paper Tape | Medline | MMM1530Z5 | |
PBS | Thermo-Fisher | 14-190-250 | |
Slide warmer | C&A Scientific | XH-2001 | |
Sterilant (Clidox-S) | Fisher Scientific | NC0332382 (activator) NC9189926 (base) | Needs to be combined according to manufacturer's instructions |
Sterile Alcohol prep pad | Covidien | 6818 | |
Trypsin | Thermo-Fisher | 15090046 | |
Ultrasound gel | Thermo-Fisher | 03-34-1LT | |
Visualsonics Ultrasound Vevo 2100 | Visual Sonics | Vevo 2100 |