I tumori del sistema nervoso centrale (SNC) sono la principale causa di morte correlata al cancro nei bambini e le terapie locoregionali a base immunitaria vengono sempre più testate per i pazienti negli studi clinici. Questo protocollo descrive i metodi per l’impianto di cannule locoregionali nei topi per la valutazione preclinica di infusioni immunoterapeutiche mirate ai tumori del SNC.
I tumori pediatrici del SNC sono responsabili della maggior parte dei decessi correlati al cancro nei bambini e hanno prognosi infauste, nonostante i progressi nella chemioterapia e nella radioterapia. Poiché molti tumori mancano di trattamenti efficaci, vi è una necessità cruciale di sviluppare opzioni terapeutiche più promettenti, come le immunoterapie; l’uso della terapia con cellule T del recettore dell’antigene chimerico (CAR) diretta contro i tumori del SNC è di particolare interesse. Bersagli della superficie cellulare come B7-H3, IL13RA2 e il disiaaloganglioside GD2 sono altamente espressi sulla superficie di diversi tumori pediatrici e adulti del SNC, aumentando l’opportunità di utilizzare la terapia cellulare T CAR contro questi e altri bersagli di superficie. Per valutare la somministrazione locoregionale ripetuta di cellule T CAR in modelli murini preclinici, è stato istituito un sistema di cateteri a permanenza che ricapitola i cateteri a permanenza attualmente utilizzati negli studi clinici sull’uomo. A differenza della somministrazione stereotassica, il sistema di catetere a permanenza consente dosi ripetute senza l’uso di più interventi chirurgici. Questo protocollo descrive il posizionamento intratumorale di una cannula guida fissa che è stata utilizzata per testare con successo le infusioni seriali di cellule T CAR in modelli murini ortotopici di tumori cerebrali pediatrici. Dopo l’iniezione ortotopica e l’attecchimento delle cellule tumorali nei topi, il posizionamento intratumorale di una cannula guida fissa viene completato su un apparato stereotassico e fissato con viti e resina acrilica. Le cannule di trattamento vengono quindi inserite attraverso la cannula guida fissa per la somministrazione ripetuta di cellule T CAR. Il posizionamento stereotassico della cannula guida può essere regolato per fornire cellule T CAR direttamente nel ventricolo laterale o in altre posizioni nel cervello. Questa piattaforma offre un meccanismo affidabile per la sperimentazione preclinica di infusioni intracraniche ripetute di cellule T CAR e altre nuove terapie per questi devastanti tumori pediatrici.
Nonostante i miglioramenti nella chemioterapia, nella radioterapia e nella chirurgia, i tumori del sistema nervoso centrale (SNC) sono i tumori maligni più mortali in pediatria1, sottolineando un’importante necessità di nuovi approcci con risultati più efficaci. Con progressi significativi nel campo dell’immunoterapia, gli approcci di terapia cellulare adottiva (ACT) hanno mostrato risultati promettenti in vari tipi di cancro, in particolare neoplasie ematologiche2. La terapia con cellule T del recettore dell’antigene chimerico (CAR), un tipo specifico di ACT, sfrutta la naturale capacità del sistema immunitario di riconoscere e uccidere le cellule dannose reindirizzando la specificità delle cellule T per generare cellule T mirate al tumore3. La terapia con cellule T CAR ha dimostrato un notevole successo nel trattamento delle leucemie e dei linfomi4, rendendola un approccio immunoterapeutico promettente e incoraggiando la sua indagine nei tumori solidi. Tuttavia, finora, la terapia con cellule T CAR nei tumori solidi ha ottenuto scarso successo clinico e deve affrontare molte sfide, come la penetrazione tumorale inefficiente, gli antigeni bersaglio limitati e il microambiente tumorale soppressivo5.
Recenti studi clinici hanno iniziato a valutare la terapia con cellule T CAR per i tumori pediatrici del SNC, fornendo prove di concetto e prove precoci dell’attività delle cellule T nei rapporti preliminari 6,7,8. Mentre la maggior parte dei dati preclinici iniziali si concentrava sulla somministrazione endovenosa delle cellule T CAR, recenti evidenze precliniche hanno suggerito la superiorità della somministrazione locoregionale nel SNC9,10, che è stata utilizzata con successo anche in diversi studi clinici 6,7,8,11 . Gli studi preclinici fino ad oggi che hanno incorporato la somministrazione locoregionale di cellule T CAR nel SNC si sono basati su una singola dose intracranica di cellule T CAR somministrate stereotassicamente 9,10. Tuttavia, gli studi clinici sull’uomo hanno richiesto infusioni ripetute di cellule T CAR nel SNC 6,7,8,11, sottolineando la necessità di valutare più infusioni ripetute nello sviluppo preclinico. L’obiettivo di questa procedura è testare con successo le infusioni seriali di cellule T CAR utilizzando un catetere in modelli murini ortotopici di tumori cerebrali pediatrici. Il vantaggio di questa tecnica è l’evitare più procedure chirurgiche per fornire ripetuti trattamenti intra-SNC. Le cannule sono state utilizzate principalmente per il campionamento in microdialisi dei neurotrasmettitori e la somministrazione di sostanze neuroattive nelle neuroscienze e nella ricerca comportamentale nei roditori12, con segnalazioni limitate del loro uso per la somministrazione di terapie antitumorali. Basandosi sui rapporti precedenti, questo protocollo utilizza un sistema di cannule a permanenza stereotassicamente posizionato per fornire cellule T CAR in modelli murini xenograft di tumori del SNC. Il protocollo può essere utilizzato per testare terapie aggiuntive in modelli murini di disturbi neurologici o neuro-oncologici e può essere utile per testare nuove terapie in cui bypassare la barriera emato-encefalica è fondamentale per l’efficacia.
La terapia con cellule T CAR ha rivoluzionato il trattamento dei tumori ematologici e mostra un valore promettente nel trattamento dei tumori cerebrali solidi 6,7,8. Questo protocollo è stato progettato per consentire la valutazione preclinica della somministrazione locoregionale di cellule T CAR per il trattamento dei tumori pediatrici del SNC. Il sistema cannula replica un serbatoio Ommaya o Rickham, un sistema di catetere intraventricolare attualmente utilizzato negli studi clinici in corso sulla terapia con cellule T CAR nei tumori pediatrici del SNC 6,7,8, sottolineando la rilevanza e il potenziale traslazionale di questi metodi. Questo sistema consente la somministrazione ripetuta di cellule T CAR che bypassano la barriera emato-encefalica, ancora una volta simile ai metodi impiegati negli studi clinici in corso. Il parto locoregionale può fornire la massima efficacia nel CNS9 e può anche ridurre il rischio di tossicità sistemiche associate al traffico dalla circolazione15. Mentre la somministrazione stereotassica può fornire una singola dose nel SNC, il vantaggio di questo sistema è l’opportunità di fornire più dosi ripetute in una posizione specifica nel SNC senza la necessità di più interventi chirurgici. Le limitazioni di questa procedura includono un sito di consegna fisso senza la possibilità di cambiare posizione o apportare modifiche una volta che la cannula è in posizione e il potenziale di rimozione della cannula.
Un passaggio critico in questo protocollo è l’impianto della cannula guida fissa a una coordinata D/V che prende in considerazione la proiezione delle cannule di trattamento. La cannula di trattamento sporgerà oltre la punta della cannula guida, quindi è necessario prestare attenzione per garantire che il posizionamento comporti la consegna di cellule T CAR nella regione di interesse. Le lunghezze di proiezione della cannula di trattamento possono essere personalizzate e, nell’esperienza dell’autore, 0,5 mm è una lunghezza di proiezione utile. Questa lunghezza garantisce che il terapeutico non rimanga nella cannula guida al momento dell’erogazione, ma non richiede nemmeno un aggiustamento significativo delle coordinate D/V per la cannula guida alla regione di interesse. Un ulteriore passo importante in questo protocollo è il tempo in cui la cannula di trattamento viene lasciata in posizione dopo l’infusione di cellule T CAR. La cannula di trattamento deve essere tenuta in posizione per almeno 1 minuto dopo la fine dell’infusione, per evitare perdite e la perdita della somministrazione locoregionale della terapia con cellule T CAR.
La risoluzione di questo metodo è semplice, con la maggior parte delle complicazioni che coinvolgono difficoltà a rimuovere la cannula fittizia o inserire la cannula di trattamento nella cannula guida fissa, probabilmente a causa del sangue secco all’interno della cannula guida. Questo può essere facilmente risolto facendo passare delicatamente la cannula fittizia attraverso la cannula di guida fino a quando non c’è meno resistenza e i detriti sono stati rimossi. La resina acrilica può occasionalmente staccarsi dal cranio, con conseguente perdita del sistema della cannula. Nella nostra esperienza, questo è generalmente limitato dalla marcatura del cranio con un bisturi e dal posizionamento di due viti. Inoltre, vengono rimossi tutti gli oggetti della gabbia che potrebbero accidentalmente applicare forza alla cannula mentre il mouse si muove, come particolari capanne di arricchimento del topo con piccole aperture.
In conclusione, qui descritto è un protocollo per l’inserimento di un sistema cannula in modelli murini di tumori del SNC per la consegna ripetuta di cellule T CAR. Il posizionamento della cannula può essere regolato su più punti di consegna locoregionali, testando l’efficacia di diversi siti di consegna. Inoltre, questo sistema può essere utilizzato per ulteriori terapie oltre le cellule T CAR per valutare l’efficacia quando si aggira la barriera emato-encefalica e può anche essere utile per la valutazione delle terapie in modelli murini di disturbi non oncologici.
The authors have nothing to disclose.
Il finanziamento per questo lavoro è stato fornito dalla Matthew Larson Foundation, dalla Grayson Saves Foundation, da Hyundai Hope on Wheels Young Investigator Award, dalla Kortney Rose Foundation, dal National Institutes of Health NCI K12 CA076931-19 e 1K08CA263179-01 e dal Dipartimento della Difesa 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 |