Les tumeurs du système nerveux central (SNC) sont la principale cause de décès liés au cancer chez les enfants, et les thérapies immunitaires locorégionales sont de plus en plus testées pour les patients dans les essais cliniques. Ce protocole décrit des méthodes d’implantation de canules locorégionales chez la souris pour l’évaluation préclinique de perfusions immunothérapeutiques ciblant les tumeurs du SNC.
Les tumeurs pédiatriques du SNC sont responsables de la majorité des décès liés au cancer chez les enfants et ont de mauvais pronostics, malgré les progrès de la chimiothérapie et de la radiothérapie. Comme de nombreuses tumeurs manquent de traitements efficaces, il est crucial de développer des options thérapeutiques plus prometteuses, telles que les immunothérapies; l’utilisation de la thérapie cellulaire T à récepteur antigénique chimérique (CAR) dirigée contre les tumeurs du SNC présente un intérêt particulier. Les cibles de surface cellulaire telles que B7-H3, IL13RA2 et le disialoganglioside GD2 sont fortement exprimées à la surface de plusieurs tumeurs du SNC pédiatriques et adultes, ce qui augmente la possibilité d’utiliser la thérapie cellulaire CAR-T contre ces cibles et d’autres cibles de surface. Pour évaluer l’administration locorégionale répétée de cellules CAR-T dans des modèles murins précliniques, un système de cathéter à demeure qui récapitule les cathéters à demeure actuellement utilisés dans les essais cliniques humains a été établi. Contrairement à l’administration stéréotaxique, le système de cathéter à demeure permet des doses répétées sans recourir à plusieurs chirurgies. Ce protocole décrit le placement intratumoral d’une canule guide fixe qui a été utilisée pour tester avec succès des perfusions de cellules CAR-T en série dans des modèles murins orthotopiques de tumeurs cérébrales pédiatriques. Après injection orthotopique et greffe des cellules tumorales chez la souris, la mise en place intratumorale d’une canule guide fixe est complétée sur un appareil stéréotaxique et fixée avec des vis et de la résine acrylique. Les canules de traitement sont ensuite insérées à travers la canule guide fixe pour l’administration répétée de cellules CAR-T. Le placement stéréotaxique de la canule guide peut être ajusté pour délivrer des cellules CAR T directement dans le ventricule latéral ou d’autres endroits dans le cerveau. Cette plateforme offre un mécanisme fiable pour les essais précliniques de perfusions intracrâniennes répétées de cellules CAR-T et d’autres nouveaux traitements pour ces tumeurs pédiatriques dévastatrices.
Malgré les améliorations apportées à la chimiothérapie, à la radiothérapie et à la chirurgie, les tumeurs du système nerveux central (SNC) sont les tumeurs malignes les plus mortelles en pédiatrie1, soulignant un besoin important de nouvelles approches avec des résultats plus fructueux. Avec des avancées significatives dans le domaine de l’immunothérapie, les approches de thérapie cellulaire adoptive (ACT) ont montré des résultats prometteurs dans divers cancers, en particulier les hémopathies malignes2. La thérapie par lymphocytes T à récepteur antigénique chimérique (CAR), un type spécifique d’ACT, tire parti de la capacité naturelle du système immunitaire à reconnaître et à tuer les cellules nocives en redirigeant la spécificité des cellules T pour générer des cellules T ciblant les tumeurs3. La thérapie cellulaire CAR-T a démontré un succès substantiel dans le traitement des leucémies et des lymphomes4, ce qui en fait une approche immunothérapeutique prometteuse et encourage son investigation dans les tumeurs solides. Cependant, jusqu’à présent, la thérapie cellulaire CAR-T dans les tumeurs solides a obtenu peu de succès clinique et fait face à de nombreux défis, tels qu’une pénétration tumorale inefficace, des antigènes cibles limités et le microenvironnement tumoralsuppressif 5.
Des essais cliniques récents ont commencé à évaluer la thérapie par cellules CAR-T pour les tumeurs pédiatriques du SNC, fournissant une preuve de concept et des preuves précoces de l’activité des lymphocytes T dans les rapports préliminaires 6,7,8. Alors que la plupart des données précliniques initiales portaient sur l’administration intraveineuse des cellules CAR-T, des preuves précliniques récentes ont suggéré la supériorité de l’administration locorégionale dans le SNC9,10, qui a également été utilisé avec succès dans plusieurs essais cliniques 6,7,8,11 . À ce jour, les études précliniques qui ont incorporé l’administration locorégionale de cellules CAR T dans le SNC se sont appuyées sur une dose intracrânienne unique de cellules CAR T administrées stéréotaxiquement 9,10. Cependant, des essais cliniques chez l’homme ont nécessité des perfusions répétées de cellules CAR-T dans le SNC 6,7,8,11, soulignant la nécessité d’évaluer les perfusions répétées multiples dans le développement préclinique. Le but de cette procédure est de tester avec succès des perfusions de cellules CAR-T en série à l’aide d’un cathéter dans des modèles murins orthotopiques de tumeurs cérébrales pédiatriques. L’avantage de cette technique est d’éviter de multiples interventions chirurgicales pour fournir des traitements intra-SNC répétés. Les canules ont principalement été utilisées pour l’échantillonnage microdialytique des neurotransmetteurs et l’administration de substances neuroactives en neurosciences et la recherche comportementale chez les rongeurs12, avec des rapports limités sur leur utilisation pour l’administration de thérapies anticancéreuses. S’appuyant sur les rapports précédents, ce protocole utilise un système de canule à demeure placé stéréotactiquement pour délivrer des cellules CAR T dans des modèles murins de xénogreffe de tumeurs du SNC. Le protocole peut être utilisé pour tester des thérapies supplémentaires dans des modèles murins de troubles neurologiques ou neuro-oncologiques, et peut être utile pour tester de nouvelles thérapies où le contournement de la barrière hémato-encéphalique est essentiel pour l’efficacité.
La thérapie cellulaire CAR-T a révolutionné le traitement des cancers hématologiques et montre une valeur prometteuse dans le traitement des tumeurs cérébrales solides 6,7,8. Ce protocole a été conçu pour permettre l’évaluation préclinique de l’administration locorégionale de cellules CAR-T pour le traitement des tumeurs pédiatriques du SNC. Le système de canule réplique un réservoir Ommaya ou Rickham, un système de cathéter intraventriculaire actuellement utilisé dans les essais cliniques en cours de thérapie cellulaire CAR-T dans les tumeurs pédiatriques du SNC 6,7,8, soulignant la pertinence et le potentiel translationnel de ces méthodes. Ce système permet l’administration répétée de cellules CAR T qui contournent la barrière hémato-encéphalique, encore une fois similaire aux méthodes utilisées dans les essais cliniques en cours. L’administration locorégionale peut fournir une efficacité maximale dans le SNC9 et peut également réduire le risque de toxicités systémiques associées au trafic de la circulation15. Bien que l’administration stéréotaxique puisse fournir une dose unique dans le SNC, l’avantage de ce système est la possibilité de fournir plusieurs doses répétées dans un endroit spécifié du SNC sans avoir besoin de plusieurs chirurgies. Les limites de cette procédure comprennent un site de livraison fixe sans possibilité de changer d’emplacement ou d’apporter des ajustements une fois la canule en place, et le risque de déplacement de la canule.
Une étape critique de ce protocole est l’implantation de la canule guide fixe à une coordonnée D/V qui prend en considération la projection des canules de traitement. La canule de traitement dépassera l’extrémité de la canule guide, et il faut donc veiller à ce que la mise en place entraîne la livraison de cellules CAR T dans la région d’intérêt. Les longueurs de projection de la canule de traitement peuvent être personnalisées et, selon l’expérience de l’auteur, 0,5 mm est une longueur de projection utile. Cette longueur garantit que le thérapeutique ne reste pas dans la canule guide lors de la distribution, mais ne nécessite pas non plus d’ajustement significatif des coordonnées D/V de la canule guide à la région d’intérêt. Une autre étape importante de ce protocole est le temps pendant lequel la canule de traitement est laissée en place après la perfusion de cellules CAR-T. La canule de traitement doit être maintenue en place pendant au moins 1 minute après la fin de la perfusion, afin d’éviter les fuites et la perte d’administration locorégionale de la thérapie cellulaire CAR-T.
Le dépannage de cette méthode est simple, la plupart des complications impliquant la difficulté à retirer la canule factice ou à insérer la canule de traitement dans la canule guide fixe, probablement en raison du sang séché à l’intérieur de la canule guide. Cela peut être facilement résolu en faisant passer doucement la canule factice à travers la canule guide jusqu’à ce qu’il y ait moins de résistance et que les débris aient été nettoyés. La résine acrylique peut parfois se déloger du crâne, entraînant la perte du système de canule. D’après notre expérience, cela est généralement limité par la notation du crâne avec un scalpel et le placement de deux vis. En outre, tous les objets de la cage qui peuvent accidentellement appliquer une force sur la canule pendant que la souris se déplace sont retirés, tels que les huttes d’enrichissement de souris particulières avec de petites ouvertures.
En conclusion, décrit ici est un protocole pour l’insertion d’un système de canule dans des modèles murins de tumeurs du SNC pour l’administration répétée de cellules CAR T. Le placement des canules peut être ajusté à plusieurs sites d’accouchement locorégionaux, testant ainsi l’efficacité de différents sites d’accouchement. En outre, ce système peut être utilisé pour des thérapies supplémentaires au-delà des cellules CAR-T pour évaluer l’efficacité lors du contournement de la barrière hémato-encéphalique, et peut également être utile pour l’évaluation de thérapies dans des modèles murins de troubles non oncologiques.
The authors have nothing to disclose.
Le financement de ce travail a été fourni par la Fondation Matthew Larson, la Fondation Grayson Saves, le Prix du jeune chercheur Hyundai Hope on Wheels, la Fondation Kortney Rose, le NCI K12 CA076931-19 et 1K08CA263179-01 des National Institutes of Health et le Département de la Défense W81XWH-21-1-0221.
18 G needles | BD | 511097 | 1 1/2 inch metal hub |
Acrylic resin liquid | Lang Dental | B1323 | |
Acrylic resin powder | Lang Dental | B1323 | |
Alcohol wipes | BD | 326895 | |
Centrifuge 5240 | Eppendorf | 5420000040 | Centrifuge |
Cotton tipped swabs | Puritan | 826-WC | Handle Width = 2.11 mm (0.083), Head Width = 1.27 mm (0.050), Handle Length = 147.62 mm (5.812), Overall Length = 152.4 mm (6), Head Length = 12.7 mm (0.500) |
Drill bit holder | P1 Technologies | DH-1 | Drill bit holder for D56-D70 |
Drill bit | P1 Technologies | D58 | 1.07 mm |
Dummy cannula | P1 Technologies | C315DCS-5/SPC | Configuration: Small cap; Length: Cut 5.00 mm below pedestal; Projection: 0.50 mm |
Flat tip screwdriver | P1 Technologies | SD-80 | Screwdriver |
Graefe forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | Forceps |
Guide cannula | P1 Technologies | C315GS-5/SPC | Configuration: 5.00 mm pedestal height; Length: Cut 5.00 mm below pedestal |
Hemostatic cotton pellets with racemic epinephrine | Pascal | 1151602 | |
MOXI Z Mini automated cell counter Kit | Moxi | MXZ001 | Cell counter |
NOD scid gamma (NSG) mice | Jackson Laboratory | 5557 | 6 to 12-week-old males and females |
Pasteur pipet | VWR | 14673-043 | |
PKG tubing | P1 Technologies | C313CT | Diameter: 0.58 mm x 1.27 mm |
Porcelain 12 well plate | Flinn Scientific | AP6064 | |
Povidone iodine | Medline | MDS093943 | |
Scalpel | World Precision Instrument | 50-822-457 | Disposable Scalpel, no.10, sterile, 10/box, Plastic Handle with 6" Ruler |
Screws | P1 Technologies | 0-80 X 3/32 | 2.4 mm |
Stereotaxic Frame | David Kopf Instruments | 940 | Model 940 Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console |
Student fine scissors | Fine Science Tools | 91460-12 | Scissors |
Treatment cannula | P1 Technologies | C315IS-5/SPC | 33GA; Configuration: Standard internal; Length: Cut 5.00 mm below pedestal; Projection: 0.50 mm |
Treatment syringes | Hamilton | 87908 | 5 µL, Model 75 Cemented Needle Special (SN) Syringe, 75SN/22/0.5"/PT3 |
Vactrap XL | Foxx Life Sciences | 305-4401-FLS | Vacuum System |