Os tumores do sistema nervoso central (SNC) são a principal causa de morte relacionada ao câncer em crianças, e as terapias loco-regionais baseadas em imunidade estão sendo cada vez mais testadas para pacientes em ensaios clínicos. Este protocolo descreve métodos de implante de cânula locorregional em camundongos para avaliação pré-clínica de infusões imunoterápicas direcionadas a tumores do SNC.
Os tumores pediátricos do SNC são responsáveis pela maioria das mortes relacionadas ao câncer em crianças e têm prognóstico ruim, apesar dos avanços na quimioterapia e radioterapia. Como muitos tumores carecem de tratamentos eficazes, há uma necessidade crucial de desenvolver opções terapêuticas mais promissoras, como imunoterapias; o uso de terapia com células T do receptor de antígeno quimérico (CAR) direcionada contra tumores do SNC é de particular interesse. Alvos de superfície celular como B7-H3, IL13RA2 e o disialogangliosídeo GD2 são altamente expressos na superfície de vários tumores pediátricos e adultos do SNC, aumentando a oportunidade de usar a terapia com células T CAR contra esses e outros alvos de superfície. Para avaliar a liberação locorregional repetida de células CAR T em modelos murinos pré-clínicos, foi estabelecido um sistema de cateteres de demora que recapitula cateteres de demora atualmente em uso em ensaios clínicos em humanos. Ao contrário da entrega estereotáxica, o sistema de cateter de demora permite a dosagem repetida sem o uso de múltiplas cirurgias. Este protocolo descreve a colocação intratumoral de uma cânula guia fixa que tem sido usada para testar com sucesso infusões seriadas de células T CAR em modelos murinos ortotópicos de tumores cerebrais pediátricos. Após injeção ortotópica e enxerto das células tumorais em camundongos, a colocação intratumoral de uma cânula guia fixa é completada em um aparelho estereotáxico e fixada com parafusos e resina acrílica. As cânulas de tratamento são então inseridas através da cânula guia fixa para entrega repetida de células T CAR. A colocação estereotáxica da cânula guia pode ser ajustada para entregar células CAR T diretamente no ventrículo lateral ou em outros locais do cérebro. Esta plataforma oferece um mecanismo confiável para o teste pré-clínico de infusões intracranianas repetidas de células T CAR e outras novas terapêuticas para esses tumores pediátricos devastadores.
Apesar das melhorias na quimioterapia, radioterapia e cirurgia, os tumores do sistema nervoso central (SNC) são a neoplasia maligna mais letal empediatria1, ressaltando a necessidade importante de novas abordagens com resultados mais bem-sucedidos. Com avanços significativos no campo da imunoterapia, abordagens de terapia celular adotiva (TCA) têm mostrado resultados promissores em vários tipos de câncer, especialmente neoplasiashematológicas2. A terapia com células T do receptor de antígeno quimérico (CAR), um tipo específico de ACT, aproveita a capacidade natural do sistema imunológico de reconhecer e matar células nocivas, redirecionando a especificidade das células T para gerar células T direcionadas ao tumor3. A terapia com células CAR T tem demonstrado sucesso substancial no tratamento de leucemias e linfomas4, tornando-se uma abordagem imunoterapêutica promissora e encorajando sua investigação em tumores sólidos. No entanto, até o momento, a terapia com células CAR T em tumores sólidos tem alcançado pouco sucesso clínico e enfrenta muitos desafios, como penetração tumoral ineficiente, antígenos alvo limitados e omicroambiente tumoral supressor5.
Ensaios clínicos recentes começaram a avaliar a terapia com células T CAR para tumores pediátricos do SNC, fornecendo provas de conceito e evidências precoces da atividade de células T em relatos preliminares 6,7,8. Enquanto a maioria dos dados pré-clínicos iniciais se concentrava na liberação intravenosa das células T CAR, evidências pré-clínicas recentes sugeriram a superioridade do parto loco-regional no SNC9,10, que também tem sido utilizado com sucesso em vários ensaios clínicos 6,7,8,11 . Estudos pré-clínicos até o momento que incorporaram a liberação locorregional de células CAR T no SNC se basearam em uma única dose intracraniana de células CAR T liberadas estereotaticamente9,10. Entretanto, ensaios clínicos em humanos têm exigido infusões repetidas de células CAR T no SNC 6,7,8,11, ressaltando a necessidade de avaliar múltiplas infusões repetidas no desenvolvimento pré-clínico. O objetivo deste procedimento é testar com sucesso infusões seriadas de células T CAR usando um cateter em modelos murinos ortotópicos de tumores cerebrais pediátricos. A vantagem dessa técnica é evitar múltiplos procedimentos cirúrgicos para proporcionar tratamentos intra-SNC repetidos. As cânulas têm sido usadas principalmente para amostragem de microdiálise de neurotransmissores e liberação de substâncias neuroativas em neurociência e pesquisa comportamental em roedores12, com relatos limitados de seu uso para a administração de terapêuticas anticâncer. Com base nos relatos anteriores, este protocolo usa um sistema de cânula de habitação estereotaticamente colocado para entregar células CAR T em modelos murinos de xenoenxerto de tumores do SNC. O protocolo pode ser utilizado para testar terapêuticas adicionais em modelos murinos de distúrbios neurológicos ou neuro-oncológicos, e pode ser útil para testar novas terapêuticas em que ultrapassar a barreira hematoencefálica é crítico para a eficácia.
A terapia com células T CAR revolucionou o tratamento de cânceres hematológicos e apresenta valor promissor no tratamento de tumores sólidos cerebrais6,7,8. Este protocolo foi desenhado para permitir a avaliação pré-clínica da liberação loco-regional de células T CAR para o tratamento de tumores pediátricos do SNC. O sistema de cânula replica um reservatório de Ommaya ou Rickham, um sistema de cateter intraventricular atualmente em uso em ensaios clínicos em andamento de terapia com células CAR T em tumores pediátricos do SNC6,7,8, ressaltando a relevância e o potencial translacional desses métodos. Este sistema permite a entrega repetida de células CAR T que ultrapassam a barreira hematoencefálica, novamente semelhante aos métodos que estão sendo empregados em ensaios clínicos em andamento. O parto loco-regional pode proporcionar máxima eficácia no SNC9 e também pode reduzir o risco de toxicidades sistêmicas associadas ao tráfico de circulação15. Enquanto a administração estereotáxica pode fornecer uma única dose no SNC, a vantagem desse sistema é a oportunidade de fornecer várias doses repetidas em um local especificado no SNC sem a necessidade de múltiplas cirurgias. As limitações deste procedimento incluem um local de entrega fixo sem a capacidade de mudar de local ou fazer ajustes uma vez que a cânula está no lugar, e o potencial de deslocamento da cânula.
Uma etapa crítica desse protocolo é o implante da cânula guia fixa em uma coordenada D/V que leva em consideração a projeção das cânulas de tratamento. A cânula de tratamento irá se projetar além da ponta da cânula guia e, portanto, deve-se tomar cuidado para garantir que a colocação resulte na entrega de células CAR T para a região de interesse. Os comprimentos de projeção da cânula de tratamento podem ser personalizados e, na experiência do autor, 0,5 mm é um comprimento de projeção útil. Esse comprimento garante que o terapêutico não permaneça na cânula guia no momento da dispensação, mas também não requer ajuste significativo das coordenadas D/V da cânula guia para a região de interesse. Um passo adicional importante neste protocolo é o tempo em que a cânula de tratamento é deixada no local após a infusão de células T CAR. A cânula de tratamento deve ser mantida no local por pelo menos 1 min após o término da infusão, para evitar vazamentos e a perda da liberação loco-regional da terapia com células CAR T.
A solução de problemas desse método é simples, com a maioria das complicações envolvendo dificuldade em remover a cânula simulada ou inserir a cânula de tratamento na cânula guia fixa, provavelmente devido ao sangue seco no interior da cânula guia. Isso pode ser facilmente resolvido passando suavemente a cânula simulada através da cânula guia até que haja menos resistência e os detritos tenham sido removidos. A resina acrílica pode ocasionalmente se deslocar do crânio, resultando na perda do sistema de cânula. Em nossa experiência, isso geralmente é limitado pela pontuação do crânio com um bisturi e a colocação de dois parafusos. Além disso, todos os itens da gaiola que possam acidentalmente aplicar força à cânula enquanto o mouse está se movendo são removidos, como cabanas de enriquecimento de mouse específicas com pequenas aberturas.
Em conclusão, descreve-se aqui um protocolo para a inserção de um sistema de cânula em modelos murinos de tumores do SNC para a entrega repetida de células CAR T. A colocação da cânula pode ser ajustada para vários locais de parto loco-regionais, testando a eficácia de diferentes locais de parto. Além disso, esse sistema pode ser usado para terapêuticas adicionais além das células CAR T para avaliar a eficácia ao ultrapassar a barreira hematoencefálica, e também pode ser útil para a avaliação da terapêutica em modelos murinos de distúrbios não oncológicos.
The authors have nothing to disclose.
O financiamento para este trabalho foi fornecido pela Matthew Larson Foundation, Grayson Saves Foundation, Hyundai Hope on Wheels Young Investigator Award, Kortney Rose Foundation, National Institutes of Health NCI K12 CA076931-19 e 1K08CA263179-01, e pelo Departamento de Defesa 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 |