אנו מתארים פרוטוקול עבור אולטרסאונד השרשה המודרכת של הלבלב הנגזר מוראן של דוטל לבלב שורות תאים ישירות לתוך אתר הגידול הטבעי. גישה זו הביא לגידולים בלבלב לגילוי על ידי סריקת אולטרסאונד בתוך 2-4 שבועות של הזרקה, והקטינה באופן משמעותי את הגידול בפרופורציה של תאים בקיר הצפק לעומת השרשה כירורגית אורתודפית.
ההצלחה האחרונה של המצור החיסון נגד מלנומה וריאות אדנוקרצינומה יש מגולוון את השדה של אימונואונקולוגיה, כמו גם חשף את המגבלות של הטיפולים הנוכחיים, כמו רוב המטופלים אינם מגיבים לטיפול חיסוני. פיתוח של מודלים פרה-קליניים מדויקים כדי לזהות במהירות שילובים טיפוליים חדשניים ויעילים הם קריטיים לענות על הצורך הקליני הזה שאינו מתקיים. מחשב כף יד הלבלב אדנוקרצינומה (PDA) היא דוגמה קאנונית של המצור החיסונית הסגר עמידים בפני גידול עם רק 2% מהחולים מגיבים לטיפול חיסוני. הנדסה גנטית קראסG12D +/-; Trp53R172H +/-; Pdx-1 היצורים (KPC) מודל העכבר של מחשב כף יד משנה את המחלה האנושית והוא כלי רב ערך להערכת טיפולים חיסוני חיסונית בהגדרה טרום קלינית, אבל הזמן התפרצות הגידול הוא משתנה מאוד. כירורגית אורתוטופית מודלים של השתלת הגידול של PDA לשמור על הסימנים הביולוגיים של הרקמה הביולוגית של KPC רקמות מיקרו מיקרוסביבה (TME) אבל דורשים הליך אינטנסיבי זמן ולהציג דלקת חריגה. כאן, אנו משתמשים אולטרה סאונד מונחה הנושא השתלת הגידול מודל (כגון-OTIM) להחדיר באופן לא פולשני הזרקת KPC-נגזר מחשב כף יד קווי ישירות לתוך הלבלב העכבר. הגידולים לגדול-OTIM לצמוח באתר רקמת אנדוגניים, בנאמנות לכידה של תכונות היסטולוגית של מחשב כף יד TME, ולהגיע לגידולים בגודל ההרשמה למחקרים פרה-קליניים על ידי ארבעה שבועות לאחר הזרקה עם זריעה מינימלית על הקיר הצפק. מערכת ה-OTIM מתוארים כאן הוא מודל גידול מהיר ומהפך שעשוי לאפשר ניתוח תפוקה גבוהה של שילובים טיפוליים הרומן במחשב כף יד של murine.
דוטל הלבלב אדנוקרצינומה (PDA) היא מחלה אגרסיבית לשמצה כי הוא עקשן לטיפולים הנוכחיים, עם שיעור עגום של 5 שנים הישרדות של 9%1. PDA לאחרונה עבר סרטן השד כדי להפוך את הגורם השלישי המוביל של תמותת הקשורות לסרטן בארה ב. והוא מוקרן להיות הגורם השני המוביל (מאחורי סרטן ריאות בלבד) עד השנה 20302. מספר תכונות מאפיין של החיסוני “קר” הגידול PDA מיקרו-סביבה (tme)-כולל חדירה גבוהה של אוכלוסיות מדכאים של מיאלואידית החיסונית3,4,5,6,7, התצהיר מסטרומה צפופה8,9,10,11, ו מחסור של תאים T5,12,13-לתרום כישלון של טיפולים חיסוני ב-PDA14. לשם כך, השימוש במודל בעלי החיים הרלוונטי קלינית הוא כלי חיוני לחקירת היעילות של שילובי תרופות הרומן לגידולים אימונווגית קרה בvivo.
הנדסה גנטית קראסG12D +/-; Trp53R172H +/-; Pdx-1 היצור (KPC) מודל העכבר של PDA בנאמנות לכידה היבטים קליניים בולטות של מחשב כף יד אנושי, כולל נהגים מולקולריים של מחלות ותכונות histopathological15. הגידולים kpc לפתח באופן ספונטני עכברים המוסמכת חיסוני מלאה, המאפשר חקירה של גישות טיפוליות כולל כימותרפיה16,17, חיסוני18,19,20,21, ו מסטרומה טיפול היעד9,11,22ב vivo לפני המינהל של תרופות אלה בהגדרת ניסוי קליני. למרות העוצמות הרבות שלה כמודל טרום קליני של PDA, השימוש עכברים KPC הוא מוחלע על ידי התקדמות משתנה מאוד של פיתוח הגידול הספונטני כמו התפרצות הגידול יכול לנוע בין 4 עד 40 שבועות (ובכך דורשים תחזוקה מושבת רבייה גדולה)15. בנוסף, עכברים KPC יש פוטנציאל עבור גידולים עיקריים של פוליבטיים23, ויש ירידה מהירה בריאות בעלי חיים ולהגדיל ב-co-morbidities כולל cachexia ו מיימת כמו המחלה מתקדמת15.
חלופה אחת מודל העכבר הספונטנית של KPC היא להשתמש במודל השרפת אורתוקפית של PDA24. ההשתלה כירורגית ישירה של שורות תא הגידול לאתר רקמות יליד הוא שיטה חסכונית יותר וצפויה של לכידה מיקרוסביבה הרקמה ספציפית הגידול (TME) של PDA. השתלת הגידול מאפשר הזרקה של שבטים תא הגידול הקווים לעכברים מוצלב גנטית5, המאפשר עכברים מארחים עם מניפולציות גנטיות נוספות שיהיה לגזול זמן רב כדי להתרבות למודל העכבר kpc. עם זאת, השתלת גידול הלבלב דורש הליך כירורגי אינטנסיבי עבודה המציג דלקת חריגה באתר תפר בקיר הבטן24,25,26, ולעתים קרובות כולל שחזור ממושך אחרי הניתוח27,28,29.
פיתוחים טכנולוגיים בדימות אולטרסאונד באמצעות מכרסמים ספציפיים מכרסם מספק תמונות ברזולוציה גבוהה בזמן אמת. מונחה על ידי הדמיה אולטרסאונד של תנועת מחט הזריקה בחלל הצפק, אחד יכול במיוחד השתל תאים סרטניים לתוך הלבלב, מינוף את היתרונות של זריקות הגידול אורתוטופית בהעדר השרשה כירורגית ודלקת הקשורים. גישה זו, כינה אולטרסאונד-מונחה אורתובנושא השתלת הגידול מודל (כולל-otim) כבר הוקמה בעבר מודלים מבע של סרטן הלבלב30 , כמו גם בכמה מודלים סרטניים אחרים כולל סרקומה של יואינג, נוירובלסטומה וסרטן שלפוחית השתן31,32.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט לביצוע הזרקת אולטרסאונד מונחה של שורות תאים סרטניים ללבלב murine. אנו מראים את הגידולים העשויים להיות מחדש את התכונות היסטולוגית ואימונולוגיים של KPC TME ולכן ניתן להשתמש בהם כדי לחקור שילובים טיפוליים הרומן, כולל חיסוני, במהירות לחשוף את הטיפולים המבטיחים ביותר להעביר קדימה לניסויים קליניים.
אנו מראים כאן כי השימוש באולטרסאונד ברזולוציה גבוהה כדי ליישר השרשה של קווי מחשב כף יד מורין לאתר רקמת autochthonous היא חלופה אמינה הן מערכות מודל KPC ו כירורגית אורתוסייט. מייצר-OTIM מייצרת גידולים ביולוגית רלוונטיים לשמור את התכונות immunopathological של מחשב כף יד עם מסגרת זמן מקוצר כדי לאבחן את הגידול והקינטיקה אמין הגידול הראשוני. אולטראסאונד הזרקת מונחה ולכן לשמש כלי שימושי עבור ייצור מהיר של עכברים הנושאת אורתולמריחה על מחשב כף יד גידולים, המאפשר חקירה של שילובים טיפוליים במודל רלוונטי קלינית.
השרשה אולטרסאונד מציעה שיפורים חשובים בדגמים סטנדרטיים של חקירה פרה-קלינית. ראשית, הליך זה מבטלת את הניטור הזמן האינטנסיבי של עכברים KPC להתפתחות של גידולים ספונטניים על ידי השתלת ישירות C57BL/6 מחשבי כף יד מצטלבים ברקע ללבלב murine. שנית, בדומה זריקות מסורתיות אורתודופית, הגישה מאפשר לשלוט על קו התא מוזרק, כולל מבחר של קו הגידול המונשבטיים ו/או לשעבר מניפולציה vivo של קו התא, כמו גם שליטה על המארח קבלת השתלת התא הגידול. שלישית, זו טכניקה מינימלית פולשנית מונעת את העבודה המפרך של ניתוח הישרדות עוקף את תקופת ההחלמה לאחר הניתוח מסובך עבור בעלי חיים, כמו גם אותות דלקתיים מריפוי פצע כירורגי. בסופו של דבר, הגידולים מבוססי-OTIM-דומה השרשה כירורגית-לכידה של TME שנצפו בעכברים KPC, כולל הסתננות תא T נמוך הסתננות מקרופאג גבוהה. לפיכך, מודל ולאחר מכן-OTIM שומרת תכונות מפתח של גידולים KPC ללא סיבוכים נוספים כי מפגר חקירות טיפוליות במודל KPC ספונטנית.
מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול הם מפתח למאסטר להצלחת הטכניקה. התמחות בדימות אולטרסאונד murine חיוני עבור הליך זה, אבל המיומנות הידנית הנדרשת תאים השתל בהצלחה בלבלב היא להגדיר מיומנות כי יש לפתח באופן עצמאי. עבור עכברים על מחזור 12 שעות אור/כהה, צום בעלי החיים לילה הבטיחו את הבטן ואת המעיים נוקו של כל מזון לא מתעכל שיכול לחסום את המבט של הלבלב, הכליה והטחול על ידי אולטרסאונד. בנוסף, כל קו תא המשמש הזרקה אורתוטופית צריך להיות טיטרציה לפני ניסויים נוספים כדי להבין את הקינטיקה הצמיחה ולקבוע את הפוטנציאל הגרורתי33. במהלך ההזרקה, השימוש מלקחיים לצבוט העור באתר ההזרקה יצרה את המתח הדרוש לנקב בעדינות דרך העור והצפק בקיר. צעד מפתח בהליך היה להנחות בזהירות את המחט לתוך הלבלב מבלי לנקב את הרקמה או לפרוץ לאתר מחוץ למטרה כגון הטחול או הכליה. אישור של בולוס נוזל היה האינדיקטור הטוב ביותר של הזרקת תא הגידול מוצלחת ברקמה הנכונה. לאחר ההזרקה, המחט צריך להיות מסוגר לאט כדי לא להפריע את העירוי נוזל. מצאנו כי סדרה של זריקות ניסיון באמצעות Dמאמ או טרילאן כחול עזר לפתח שליטה של מיומנויות מוטוריות קנס הדרוש לזריקה זו.
במהלך פתרון בעיות של הליך זה, זיהינו מספר גורמים שפגעו בהצלחת הפרוטוקול. בניסויים בניסוי, הטעות הנפוצה ביותר שלנו היתה ניקוב הכליה במהלך השרשה, אשר התרחשה לעתים קרובות יותר בניסויים המוקדמים שלנו רומז כי תרגיל רגיל של מיומנות זו משפרת את המיומנות. בנוסף, מצאנו כי המאשר את הנוכחות של בולוס נוזל לאחר הזרקת תא הגידול דרך הן אולטרסאונד והדמיה ישירה ב נקרופסי במהלך פתרון בעיות משופר הזרקה טכניקה מוצלחת. אם היווצרות של בועה אינו מאושר על ידי אולטרסאונד במהלך ההזרקה, את המיקום של המחט ניתן לכוונן לפני מדכא לחלוטין את המזרק כדי לשחרר את העירוי הנותר של תאים סרטניים. ראינו גם כי כרכים ההשעיה מוזרק מהר מדי הביאו את התעלה של תאים סרטניים לתוך חלל הצפק או התמוטטות של הנוזלים בלבלב. באופן כללי, בעלי חיים אלה המשיך לפתח גידולים בלבלב למעט n = 7 בעלי חיים שלא הראו ראיות של גידול 4 שבועות לאחר ההזרקה. תוצאה זו דווחה רק בניסיונות הראשונים שלנו (ו 6/7 בעלי חיים הוזרק עם סיכוייו נמוך של תאים סרטניים). עכברים כי יש בספק זריקות תאים הגידול, או דרישה למיקום מחדש של המחט, צריך להיות מפוקח הדוק להתפתחות של גידולים מחוץ ללבלב.
המגבלות הבראש של אולטרסאונד שיטה מונחה הם הזמינות של המכשירים הדרושים ואת המיומנות הטכנית הקשורים השתלת הגידול. ההליך הוא לא סטרילי לחלוטין, כמו העכבר מוזרק non-sterilely על פלטפורמת אולטרסאונד, עם המזרק ואת טיפ מחט עובר דרך ג’ל אולטרסאונד. למרות שראינו לא ראיות של זיהום n = 148 עכברים על סך של 8 ניסויים עצמאיים מאז ייזום מחקרים אלה, ייתכן כי סוכן זיהומיות יכול להיכנס ללבלב דרך המחט הזריקה במהלך תהליך זה. ככזה, כמו היבטים רבים של הפרוטוקול ככל האפשר (כולל כפפות, משטחי אולטרסאונד, קופסאות קרח) יש לרסס עם חיטוי או 70% אתנול כדי להפחית את החשיפה הפוטנציאלית פתוגנים. מגבלה נוספת של הפרוטוקול הנוכחי היה חוסר גרורות באמצעות קו 4662 התאים בדילול הנוכחי. כל קו תא המשמש במערכת מערכת-otim צריך להיות טיטרציה עבור שיעורי הצמיחה הרצויה, כמו גם גרורות פוטנציאלי33. לבסוף, הפרוטוקול הנוכחי שלנו הקים טכניקות להזרקת תאים סרטניים בהשעיה של תא אחד. עם זאת, התוספת של מצע מטריצה מתוך החילוץ ניתן להוסיף כדי לשפר את הקמת הגידול ולמנוע דליפה תא הגידול (כפי שהוא משמש מודלים השרשה כירורגי27,30,31,32). כך, רבים של מגבלות של לסרוג-OTIM ניתן להתגבר עם בדיקות מתאימות של קווי התא בשימוש בזריקות אורתוטופית.
לסיכום, המודל מסוג-מודל-OTIM הוא שיטה מדויקת של הזרקה רקמה בבימויו של תאים סרטניים ללבלב murine. זו טכניקה מינימלית פולשנית השרשה היתרונות הן החוקר ובעלי החיים על ידי הפחתת זמן ההליך, מזעור סיבוכים שלאחר ניתוח ושיפור דיוק של הזרקה. גידולים הנובעים מ-והזרקת-OTIM הזריקות לשמור על תכונות החיסוני האופייני של גידולים KPC ספונטנית, יש זמן אמין התפרצות הגידול, והצמיחה קינטיקה הגידול מנוכל. כך מודל-OTIM של המודל יכול לשמש באופן יחסי תפוקה גבוהה לחקור שילובים טיפוליים בהגדרה טרום קלינית כדי לחשוף את הטיפולים החדשניים עבור חולים עם הצורך הגדול ביותר הקליני.
The authors have nothing to disclose.
המחברים רוצים להודות לד ר רוברט וונדרהייב וכל חברי המעבדה Vonderheide, כל חברי בית החולים לסרטן הלבלב, ד ר. בן שטנגר, מרכז המחקר לסרטן הלבלב באוניברסיטת פנסילבניה, ודבורה מדלמן עבור דיונים מועילים. עבודה זו נתמכת על ידי מימון מן המכון פארקר לטיפול בעמית חיסוני סרטן (KTB) ואת סרטן הלבלב מרכז המחקר באוניברסיטת פנסילבניה (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 |