Пострезекционная модель рецидива глиобластомы для терапевтических гидрогелевых исследований
Summary
Настоящий протокол устанавливает модель рецидива глиобластомы (ГБМ) после резекции с использованием микроскопии для изучения терапевтического эффекта инъекционного биочувствительного гидрогеля in vivo.
Abstract
Рецидив опухоли является важным фактором, указывающим на неблагоприятный прогноз при глиобластоме (ГБМ). Во многих исследованиях предпринимаются попытки определить эффективные терапевтические стратегии для предотвращения рецидива ГБМ после операции. Биочувствительные терапевтические гидрогели, способные поддерживать местное высвобождение лекарственных средств, часто используются для местного лечения ГБМ после операции. Тем не менее, исследования ограничены из-за отсутствия подходящей модели пострезекционного рецидива ГБМ. Здесь была разработана модель пострезекционного рецидива GBM, которая была применена в терапевтических гидрогелевых исследованиях. Данная модель была построена на основе ортотопической внутричерепной модели GBM, которая широко используется в исследованиях GBM. Субтотальная резекция выполнялась на ортотопической внутричерепной модели GBM мыши для имитации клинического лечения. Остаточная опухоль использовалась для определения размера опухолевого роста. Эта модель проста в построении, может лучше имитировать ситуацию хирургической резекции ГБМ и может быть применена в различных исследованиях по местному лечению рецидива ГБМ после резекции. В результате, модель пострезекционного рецидива ГБМ обеспечивает уникальную модель рецидива ГБМ для эффективных локальных исследований лечения рецидива после резекции.
Introduction
Глиобластома (ГБМ) является наиболее распространенной злокачественной опухолью среди всех видов рака центральной нервной системы 1,2. Хирургическое вмешательство является лечением первой линии для пациентов с ГБМ, а химиолучевая терапия является основным адъювантным лечением после операции. Однако рецидив опухоли часто развивается в течение 3-6 месяцев у большинства пациентов с ГБМ при различных методах лечения 3,4,5. Следовательно, существует острая необходимость в разработке более эффективных стратегий лечения для предотвращения рецидива ГБМ.
Недавние исследования ГБМ в основном были сосредоточены на первичных опухолях, а не на рецидивирующих опухолях6. Однако самая распространенная проблема, которую необходимо решить в клинике, заключается в том, как затормозить рецидив ГБМ после операции. Поэтому исследования рецидива ГБМ после операции требуют большего внимания. Биочувствительные терапевтические гидрогели являются наиболее распространенным вектором, используемым в исследованиях рецидива опухоли после операции 7,8. Однако из-за особого строения центральной нервной системы трудно разработать подходящую модель рецидива ГБМ после резекции9, что имеет решающее значение для изучения рецидива ГБМ.
В этом исследовании была создана улучшенная модель пострезекционного рецидива ГБМ, основанная на ортотопической внутричерепной модели ГБМ, используемой в исследованиях первичного ГБМ. В этой модели большинство опухолей удаляются хирургическим путем с помощью микроскопии, а остаточная опухоль обнаруживается с помощью биолюминесцентной визуализации in vivo и окрашивания гематоксилином и эозином (H&E). Эта модель имитирует состояние резекции пациентов с опухолями головного мозга и может быть использована в различных исследованиях рецидива ГБМ.
Protocol
Representative Results
Discussion
Хирургическое вмешательство остается первым выбором для большинства пациентов с ГБМ11. Из-за характерной для инвазивного роста ГБМ небольшое количество опухолевых клеток все еще остается после микронейрохирургических методов, что приводит к возможному рецидиву опухоли12. Вопрос о том, как подавить рецидив GBM после операции, стал предметом исследований, связанных с GBM. Однако из-за сложного анатомического строения тканей головного мозга первостепенной задачей, требующей решения в этой области, стало построение подходящей послеоперационной модели GBM.
В этом исследовании была разработана модель рецидива ГБМ после резекции. В процессе построения этой модели решающее значение имеет построение ортотопической внутричерепной модели GBM. После того, как эта модель была успешно разработана, резекция должна быть выполнена в нужное время. Рекомендуемое время – когда значение флуоресценции размера опухоли составляет около 6,5 × 105. Для снижения смертности мышей резекцию под наркозом проводили внутрибрюшинным введением 40 мг/кг 1% пентобарбитала натрия. Однако резекцию было сложно выполнить, и мыши часто двигались из-за малой дозы анестетика. Исходя из этого, доза анестетика была увеличена до 50 мг/кг. После увеличения дозы анестетика интраоперационные реакции мышей исчезли, и резекция была выполнена успешно. В этом протоколе также может быть использован газ изофлуран.
В этом исследовании для разработки модели были использованы клетки GL261-Luci; поэтому для валидации протокола в будущем необходимо использовать больше клеточных линий GBM. Чтобы сделать протокол более убедительным, необходимо использовать различные модели мышей GBM, такие как генетически модифицированные модели мышей GBM. Кроме того, МРТ может быть лучшим средством для выявления рецидивов опухолей после операции.
Таким образом, в данной работе была разработана пострезекционная модель рецидива ГБМ. В этой модели рецидив опухоли контролируется путем оценки роста остаточной опухоли после резекции. Несмотря на то, что эта модель не может полностью имитировать рецидив опухоли, стиль резекции в этой модели аналогичен стандарту максимально безопасной хирургии в клиническом лечении пациентов с ГБМ. Данная работа представляет собой удобный и осуществимый метод построения пострезекционной модели рецидива ГБМ и представляет собой прогресс в области исследований пострезекционного рецидива ГБМ.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке грантов Национального фонда естественных наук Китая (82071767 и 82171781).
Materials
| Gentian violet | Sigma | C6158 | |
| GL261-Luci | Shanghai Zhong Qiao Xin Zhou Biotechnology Co.,Ltd. | ZQ0932 | |
| In vivo bioluminescent imaging system | Tanon | Tanon ABL X6 | |
| Laboratory animal shaver | Beyotime Biotechnology | FS600 | |
| Mice | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | ||
| Micro curette | Belevor Medical Co.,Ltd. | ||
| Micro scalpel | Belevor Medical Co.,Ltd. | ||
| Microscope | Shanghai Xiangfan Instrument Co., Ltd | JSZ5A/B | |
| Microsyringe | Hamilton | 87943 | |
| Mini cranial drill | RWD | 78001 | |
| Nonabsorbable surgical suture | Shanghai Yuyan Instruments Co.,Ltd. | ||
| Pentobarbital sodium | ChemSrc | 57-33-0 | |
| PVA-TSPBA hydrogel | Aladdin | 9002-89-5 | |
| Stereotaxic apparatus | RWD | 68043 |
References
- Lim, M., Xia, Y., Bettegowda, C., Weller, M. Current state of immunotherapy for glioblastoma. Nature Reviews Clinical Oncology. 15 (7), 422-442 (2018).
- Wang, X., et al. In situ targeting nanoparticles-hydrogel hybrid system for combined chemo-immunotherapy of glioma. Journal of Controlled Release. 345, 786-797 (2022).
- Binder, Z. A., O’Rourke, D. M. Glioblastoma: The current state of biology and therapeutic strategies. Cancer Research. 82 (5), 769-772 (2022).
- Kauer, T. M., Figueiredo, J. L., Hingtgen, S., Shah, K. Encapsulated therapeutic stem cells implanted in the tumor resection cavity induce cell death in gliomas. Nature Neuroscience. 15 (2), 197-204 (2011).
- Jiang, X., et al. Nanoparticle engineered TRAIL-overexpressing adipose-derived stem cells target and eradicate glioblastoma via intracranial delivery. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (48), 13857-13862 (2016).
- Quail, D. F., Joyce, J. A. The microenvironmental landscape of brain tumors. Cancer Cell. 31 (3), 326-341 (2017).
- Zhang, J., et al. Immunostimulant hydrogel for the inhibition of malignant glioma relapse post-resection. Nature Nanotechnology. 16 (5), 538-548 (2021).
- Ruan, H., et al. A dual-bioresponsive drug-delivery depot for combination of epigenetic modulation and immune checkpoint blockade. Advanced Materials. 31 (17), 1806957 (2019).
- Louveau, A., et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 523 (7560), 337-341 (2015).
- Sun, S., et al. Immunostimulant in situ hydrogel improves synergetic radioimmunotherapy of malignant glioblastoma relapse post-resection. Advanced Functional Materials. 32 (43), 2205038 (2022).
- Liu, D. K., Sulman, E. P., Wen, P. Y., Kurz, S. C. Novel therapies for glioblastoma. Current Neurology and Neuroscience Reports. 20 (7), 19 (2020).
- Mellinghoff, I. K., Cloughesy, T. F. Balancing risk and efficiency in drug development for rare and challenging tumors: A new paradigm for glioma. Journal of Clinical Oncology. 40 (30), 3510-3519 (2022).
