Los tumores del sistema nervioso central (SNC) son la principal causa de muerte relacionada con el cáncer en los niños, y las terapias locorregionales basadas en el sistema inmunitario se están probando cada vez más para pacientes en ensayos clínicos. Este protocolo describe métodos para la implantación de cánulas locorregionales en ratones para la evaluación preclínica de infusiones inmunoterapéuticas dirigidas a tumores del SNC.
Los tumores pediátricos del SNC son responsables de la mayoría de las muertes relacionadas con el cáncer en niños y tienen un mal pronóstico, a pesar de los avances en la quimioterapia y la radioterapia. Como muchos tumores carecen de tratamientos eficaces, existe una necesidad crucial de desarrollar opciones terapéuticas más prometedoras, como inmunoterapias; el uso de la terapia de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR) dirigida contra los tumores del SNC es de particular interés. Los objetivos de la superficie celular como B7-H3, IL13RA2 y el disialogangliósido GD2 se expresan altamente en la superficie de varios tumores pediátricos y adultos del SNC, lo que aumenta la oportunidad de usar la terapia de células T con CAR contra estos y otros objetivos de superficie. Para evaluar la administración locorregional repetida de células T con CAR en modelos murinos preclínicos, se estableció un sistema de catéter permanente que recapitula los catéteres permanentes que se utilizan actualmente en ensayos clínicos en humanos. A diferencia de la administración estereotáctica, el sistema de catéter permanente permite la dosificación repetida sin el uso de múltiples cirugías. Este protocolo describe la colocación intratumoral de una cánula guía fija que se ha utilizado para probar con éxito infusiones seriadas de células T con CAR en modelos murinos ortotópicos de tumores cerebrales pediátricos. Después de la inyección ortotópica y el injerto de las células tumorales en ratones, la colocación intratumoral de una cánula guía fija se completa en un aparato estereotáctico y se asegura con tornillos y resina acrílica. Luego, las cánulas de tratamiento se insertan a través de la cánula guía fija para la administración repetida de células T con CAR. La colocación estereotáctica de la cánula guía se puede ajustar para administrar células T con CAR directamente en el ventrículo lateral u otras ubicaciones en el cerebro. Esta plataforma ofrece un mecanismo confiable para las pruebas preclínicas de infusiones intracraneales repetidas de células T con CAR y otras terapias novedosas para estos tumores pediátricos devastadores.
A pesar de las mejoras en la quimioterapia, la radioterapia y la cirugía, los tumores del sistema nervioso central (SNC) son la neoplasia maligna más mortal en pediatría1, lo que subraya una necesidad importante de nuevos enfoques con resultados más exitosos. Con avances significativos en el campo de la inmunoterapia, los enfoques de terapia celular adoptiva (TCA) han mostrado resultados prometedores en varios tipos de cáncer, especialmente neoplasias hematológicas2. La terapia de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR), un tipo específico de ACT, aprovecha la capacidad natural del sistema inmunitario para reconocer y matar las células dañinas al redirigir la especificidad de las células T para generar células T dirigidas al tumor3. La terapia de células T con CAR ha demostrado un éxito sustancial en el tratamiento de leucemias y linfomas4, lo que la convierte en un enfoque inmunoterapéutico prometedor y fomenta su investigación en tumores sólidos. Sin embargo, hasta ahora, la terapia de células T con CAR en tumores sólidos ha logrado poco éxito clínico y enfrenta muchos desafíos, como la penetración tumoral ineficiente, antígenos dianables limitados y el microambiente tumoral supresor5.
Ensayos clínicos recientes han comenzado a evaluar la terapia de células T con CAR para tumores pediátricos del SNC, proporcionando pruebas de concepto y evidencia temprana de actividad de células T en informes preliminares 6,7,8. Si bien la mayoría de los datos preclínicos iniciales se centraron en la administración intravenosa de las células T con CAR, la evidencia preclínica reciente ha sugerido la superioridad de la administración locorregional en el SNC 9,10, que también se ha utilizado con éxito en varios ensayos clínicos6,7,8,11. Los estudios preclínicos realizados hasta la fecha que han incorporado la administración locorregional de células T con CAR en el SNC se han basado en una dosis intracraneal única de células T con CAR administradas estereotácticamente 9,10. Sin embargo, los ensayos clínicos en humanos han requerido infusiones repetidas de células T con CAR en el SNC 6,7,8,11, lo que subraya la necesidad de evaluar múltiples infusiones repetidas en el desarrollo preclínico. El objetivo de este procedimiento es probar con éxito infusiones seriadas de células T con CAR utilizando un catéter en modelos murinos ortotópicos de tumores cerebrales pediátricos. La ventaja de esta técnica es la evitación de múltiples procedimientos quirúrgicos para proporcionar tratamientos repetidos dentro del SNC. Las cánulas se han utilizado principalmente para el muestreo de microdiálisis de neurotransmisores y la administración de sustancias neuroactivas en neurociencia e investigación conductual en roedores12, con informes limitados de su uso para la administración de terapias contra el cáncer. Sobre la base de los informes anteriores, este protocolo utiliza un sistema de cánula permanente colocado estereotácticamente para administrar células T con CAR en modelos murinos de xenoinjerto de tumores del SNC. El protocolo se puede utilizar para probar terapias adicionales en modelos murinos de trastornos neurológicos o neurooncológicos, y puede ser útil para probar nuevas terapias donde eludir la barrera hematoencefálica es fundamental para la eficacia.
La terapia de células T con CAR ha revolucionado el tratamiento de los cánceres hematológicos y muestra un valor prometedor en el tratamiento de tumores cerebrales sólidos 6,7,8. Este protocolo fue diseñado para permitir la evaluación preclínica de la administración locorregional de células T con CAR para el tratamiento de tumores pediátricos del SNC. El sistema de cánula replica un reservorio de Ommaya o Rickham, un sistema de catéter intraventricular que actualmente se utiliza en ensayos clínicos en curso de terapia de células T con CAR en tumores pediátricos del SNC 6,7,8, lo que subraya la relevancia y el potencial traslacional de estos métodos. Este sistema permite la administración repetida de células T con CAR que evitan la barrera hematoencefálica, nuevamente similar a los métodos que se emplean en los ensayos clínicos en curso. La administración locorregional puede proporcionar la máxima eficacia en el SNC9 y también puede reducir el riesgo de toxicidades sistémicas asociadas con el tráfico de circulación15. Si bien la administración estereotáctica puede proporcionar una dosis única en el SNC, la ventaja de este sistema es la oportunidad de proporcionar múltiples dosis repetidas en una ubicación específica en el SNC sin la necesidad de múltiples cirugías. Las limitaciones de este procedimiento incluyen un sitio de entrega fijo sin la capacidad de cambiar de ubicación o hacer ajustes una vez que la cánula está en su lugar, y la posibilidad de desplazamiento de la cánula.
Un paso crítico en este protocolo es la implantación de la cánula guía fija en una coordenada D/V que tiene en cuenta la proyección de las cánulas de tratamiento. La cánula de tratamiento sobresaldrá más allá de la punta de la cánula guía, por lo que se debe tener cuidado para garantizar que la colocación resulte en la entrega de células T con CAR a la región de interés. Las longitudes de proyección de la cánula de tratamiento se pueden personalizar, y en la experiencia del autor, 0,5 mm es una longitud de proyección útil. Esta longitud garantiza que el terapéutico no permanezca en la cánula guía al dispensar, pero tampoco requiere un ajuste significativo de las coordenadas D / V para la cánula guía a la región de interés. Un paso importante adicional en este protocolo es el tiempo que la cánula de tratamiento se deja en su lugar después de la infusión de células T con CAR. La cánula de tratamiento debe mantenerse en su lugar durante al menos 1 minuto después del final de la infusión, para evitar fugas y la pérdida de la administración locorregional de la terapia de células T con CAR.
La solución de problemas de este método es sencilla, y la mayoría de las complicaciones implican dificultad para extraer la cánula ficticia o insertar la cánula de tratamiento en la cánula guía fija, probablemente debido a la sangre seca en el interior de la cánula guía. Esto se puede resolver fácilmente pasando suavemente la cánula ficticia a través de la cánula guía hasta que haya menos resistencia y los residuos se hayan eliminado. La resina acrílica puede ocasionalmente desprenderse del cráneo, lo que resulta en la pérdida del sistema de cánula. En nuestra experiencia, esto generalmente se limita al marcar el cráneo con un bisturí y la colocación de dos tornillos. Además, se retiran todos los elementos de la jaula que puedan aplicar fuerza accidentalmente a la cánula mientras el ratón se mueve, como las cabañas de enriquecimiento del ratón con pequeñas aberturas.
En conclusión, aquí se describe un protocolo para la inserción de un sistema de cánula en modelos murinos de tumores del SNC para la administración repetida de células T con CAR. La colocación de la cánula se puede ajustar a múltiples ubicaciones de entrega locorregionales, probando la eficacia de diferentes sitios de entrega. Además, este sistema se puede utilizar para terapias adicionales más allá de las células T con CAR para evaluar la eficacia al eludir la barrera hematoencefálica, y también puede ser útil para la evaluación de terapias en modelos murinos de trastornos no oncológicos.
The authors have nothing to disclose.
Los fondos para este trabajo fueron proporcionados por la Fundación Matthew Larson, la Fundación Grayson Saves, el Premio Hyundai Hope on Wheels Young Investigator, la Fundación Kortney Rose, los Institutos Nacionales de Salud NCI K12 CA076931-19 y 1K08CA263179-01, y el Departamento de Defensa 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 |