Een muis tumor model van chirurgische spanning wordt gebruikt om te onderzoeken hoe postoperatieve onderdrukking van het immuunsysteem bevordert gemetastaseerde ziekte en immuunstimulerende perioperatieve therapie te evalueren.
Chirurgische resectie is een essentiële behandeling voor de meeste kankerpatiënten, maar chirurgie veroorzaakt disfunctioneren van het immuunsysteem en dat is gekoppeld aan de ontwikkeling van metastatische ziekte bij diermodellen en bij kankerpatiënten. Preklinische werk van onze groep en anderen heeft een diepgaande onderdrukking van aangeboren immuunsysteem, specifiek NK cellen in de postoperatieve periode aangetoond en dit speelt een belangrijke rol in de verbeterde ontwikkeling van metastasen na de operatie. Relatief weinig dierstudies en klinische studies hebben zich gericht op het karakteriseren en het omkeren van de nadelige gevolgen van kanker chirurgie. Met een rigoureuze diermodel spontaan metastaserende tumoren en chirurgische stress, de verbetering van kanker chirurgie op de ontwikkeling van longmetastasen werd aangetoond. In dit model worden 4T1 borstkankercellen geïmplanteerd in de muis uiervet pad. Op dag 14 na tumor implantatie, een volledige resectie van de primaire borsttumor is performed bij alle dieren. Een subgroep van dieren ontvangt extra chirurgische stress in de vorm van een abdominale nefrectomie. Op dag 28, zijn longtumor knobbeltjes gekwantificeerd. Bij immunotherapie direct preoperatief werd, werd een diepe activatie van immuuncellen die de ontwikkeling van metastasen voorkomen na chirurgie gedetecteerd. Terwijl de 4T1 borsttumor chirurgie model maakt de simulatie van de effecten van abdominale chirurgische spanning op tumormetastasen, de toepasbaarheid op andere tumortypes getest moet worden. De huidige uitdaging is om veilige en veelbelovende immuuntherapie in preklinische muismodellen te identificeren en te vertalen naar haalbare perioperatieve therapie te worden gegeven aan kanker chirurgie patiënten om herhaling van gemetastaseerde ziekte te voorkomen.
Chirurgie is een essentieel onderdeel in de curatieve behandeling van kanker van solide tumoren, maar ondanks volledige resectie, veel patiënten ontwikkelen van een uitgezaaide recidief en uiteindelijk overlijden aan hun ziekte. Steeds de postoperatieve periode als gevolg van de fysiologische stressrespons een operatie, zoals bloedstolling, afgifte van groeifactoren en immuunsuppressie, wordt als kritiek moment voor de ontwikkeling van metastasen. Onze groep 1,2 en anderen 3-5 blijkt dat de onmiddellijke postoperatieve periode is een uniek vatbaar tijd voor de vorming van metastasen.
Een van de belangrijkste mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de prometastatic effecten van de operatie is postoperatieve dysfunctie van Natural Killer (NK) cellen 1-3. NK cellen cytotoxische lymfocyten van het aangeboren immuunsysteem betrokken bij de regulering van groei en metastasen 6 tumor. NK-cel dysfunctie na chirurgie is i gedocumenteerdn zowel menselijke patiënten 1,7-9 en diermodellen 1,10,11. Postoperatieve NK celonderdrukking correleert met een verhoogde uitzaaiingen in diermodellen van spontane en geïmplanteerde metastasen 1,11-14, terwijl in menselijke studies, lage NK-activiteit tijdens de perioperatieve periode wordt geassocieerd met een hoger percentage van kanker terugkeert en mortaliteit 15,16.
Ondanks dit, zijn er momenteel geen kanker therapieën die specifiek gericht zijn de prometastatic veranderingen die onmiddellijk optreden na kanker operatie. De perioperatieve periode vertegenwoordigt een therapeutisch window of opportunity om in te grijpen in het metastatische proces. Terwijl de traditionele kankertherapieën, zoals cytotoxische chemotherapie worden geacht te toxisch voor toediening aan patiënten die herstellen van een zware operatie 17, immune therapieën zijn ideale kandidaten voor PO toediening. Perioperatieve gebruik van recombinant IL-2 en IFN-Î ³ werden onderzocht in vroege fase klinische proeven aantonen hun potentieel om postoperatieve NK celonderdrukking voorkomen en verbeteren van progressie-vrije overleving 18-21. Helaas is de verdere ontwikkeling belemmerd door de tolerantie van deze niet-specifieke cytokine therapie gecombineerd met een grote operatie 17. Virussen zijn ook potente niet-specifieke activatoren van NK-cellen. Ons onderzoek heeft eerder aangetoond dat preoperatieve toediening van replicerende virussen, zoals nieuwe anti-kanker Oncolytic virussen (OV) en niet-replicerende virale vaccins, zoals influenza vaccin-geïnduceerde chirurgie NK-cel dysfunctie kan remmen en verminderen metastasen 1,22.
De chirurgische model beschreven in dit document is ons begrip van de bij de verspreiding en groei van tumorcellen na operatie mechanismen gefaciliteerd en liet ons toe om nieuwe gerichte therapieën die in de peri-operatieve periode kan worden toegediend verkennen. Om dit doel te bereiken, een diermodel van chirurgische stress en spontane metastase wad ontwikkeld. Het model maakt gebruik van de muis mammacarcinoom tumoren (BALB / c – 4T1) die in staat zijn om spontaan uitzaaien uit de primaire borstklier meerdere verre plaatsen in het bijzonder de longen zijn. Op dag 0, worden borstkankercellen geïmplanteerd in de muis borst vet pad. Op dag 14 na tumor implantatie wordt een volledige resectie van de primaire borstkanker uitgevoerd bij alle dieren. Een subgroep van dieren ontvangt extra chirurgische stress in de vorm van een abdominale nefrectomie. Op dag 28, longtumor knobbeltjes in chirurgisch gestresst en geen operatie controle muizen vergeleken worden geïsoleerd en gekwantificeerd. In dit diermodel van kanker en chirurgie, worden de effecten van chirurgie op uitzaaiingen bestudeerd en werkzaamheid van perioperatieve toediening van innovatieve immuuntherapie, waaronder replicerende en niet-replicerende viraal gebaseerde immuun-stimulerende getest voor de eerste keer.
Chirurgische resectie is de steunpilaar van de therapie voor patiënten met gelokaliseerde solide maligniteiten. Zelfs met volledige resectie, veel patiënten ontwikkelen van een uitgezaaide recidief en uiteindelijk overlijden aan hun ziekte. De onmiddellijke postoperatieve periode een ideale omgeving voor de vorming van kankermetastasen, gemoduleerd, grotendeels door postoperatieve NK cel depressie. Desondanks blijft het een therapeutisch venster grotendeels genegeerd. Er zijn geen standaard perioperatieve anti-kanker therapieën die gericht zijn op het voorkomen van postoperatieve metastasen. De huidige uitdaging is om veilige en veelbelovende therapieën dat NK-cellen in de peri-operatieve periode aldus tot micrometastatische ziekte voorkomen wordt geactiveerd identificeren. Deze therapie moet rigoureus worden gekarakteriseerd voor de veiligheid en werkzaamheid in preklinische diermodellen en vervolgens vertaald naar zorgvuldig ontworpen klinische studies.
De primaire verhoudingNale van het ontwikkelen van een muis tumor model van chirurgische stress is om mechanismen van onderdrukking van het immuunsysteem en metastatische verspreiding te verkennen na een operatie en innovatieve immuuntherapie evalueren met potentieel voor toekomstig gebruik bij kankerpatiënten die een operatie ondergaan om de primaire tumor te verwijderen. Om dit doel te bereiken, een 4T1 muis mammacarcinoom model in combinatie met chirurgische spanning werd ontwikkeld. Terwijl de 4T1 cellijn is een muizen "borstcarcinoom", de reden om deze cellijn is de reproduceerbaarheid van spontane metastasen kunnen we de effecten van chirurgische stress in een realistisch kankermodel evalueren. In dit verband is de werkelijke oorsprong van de maligniteit is minder belangrijk dan het metastatische potentieel en tumorbiologie. De tweede essentiële component van ons model is de ontwikkeling van een dier chirurgische procedure lijken menselijke kanker chirurgie. In dit dier chirurgische stress-model, wordt de primaire 4T1 borsttumor weggesneden na 1 cm 3 bereikt. Omdatkanker operaties in menselijke patiënten te betrekken significante onderdrukking van het immuunsysteem, een open-buik nefrectomie in "chirurgische spanning" behandelingsgroepen is bovendien uitgevoerd. Zoals vergelijkt met meer conventionele resectie in mensen, het invasieve karakter van een volledig linker nefrectomie is zeer vergelijkbaar met vele soorten chirurgische behandelingen voor vaste tumoren, waaronder chirurgie voor colorectale kanker, eierstokkanker, nierkanker, alvleesklierkanker, longkanker en slokdarmkanker kanker. Bovendien zouden we stellen dat de diepgaande fysiologische veranderingen die peroperatief optreden, door laparotomie + nefrectomie voldoende reproduceert de overweldigende fysiologische veranderingen die optreden na invasieve chirurgie voor de meeste vaste tumoren. Om te bepalen voor PO factoren die kunnen leiden tot overmatige chirurgische stress en sterfte, de duur van de anesthesie en chirurgie en onderhouden van de lichaamstemperatuur tijdens de operatie wordt nauwkeurig gedefinieerd. Al deze parameters zijn precies een uitgevoerded omschreven in onze operatie protocol om routine peri-operatieve zorg bij patiënten kanker bij de mens weerspiegelen.
De timing van de peri-operatieve behandelingen is een extra essentieel onderdeel van de perioperatieve redding model. 4T1 tumor dragende muizen zijn eerder behandeld met 3 regimes van griepvaccin: neo-adjuvante (gegeven 5 dagen vóór de ingreep), peri-operatieve (toegediend op dezelfde dag van de operatie) en perioperatieve + voor meervoudig gebruik (gegeven op de dag van de operatie, gevolgd door 2 bijkomende doses gegeven 5 dagen na elkaar). Opmerkelijk, alle 3 modi van vaccin behandeling aanzienlijk gedaald longmetastasen 22. Echter, griepvaccin peroperatief toegediend als een enkele dosis verlaagd uitzaaiingen het meest effectief. Tezamen zijn deze experimenten benadrukken het belang van de onmiddellijke perioperatieve periode als een nauw therapeutisch venster om in te grijpen in het metastatische proces.
Perioperatieve gebruik van innovatieve immuuntherapie zoals oncolytic virus en vaccin is uitsluitend beperkt tot onze onderzoeksgroep. We aangetoond voor de eerste keer dat perioperatieve toediening van nieuwe oncolytic ORF en vacciniavirussen NK celonderdrukking kan omkeren na een operatie in diermodellen 1. Nog belangrijker, deze redding van immuunfunctie correleert met een vermindering in de postoperatieve vorming van metastasen. In menselijke studies, had postoperatieve kanker chirurgie patiënten NK-cel cytotoxiciteit verminderd en NK cel activiteit perioperatieve OV verhoogt aanzienlijk bij kankerpatiënten 1. Met behulp van commercieel beschikbare profylactische vaccins, hebben we aangetoond dat perioperatieve influenza vaccin administratie aanzienlijk verminderd tumormetastasen en verbeterde NK-cel cytotoxiciteit in preklinische tumormodellen. In menselijke studies, griepvaccin aanzienlijk verbeterd NK cel activiteit bij gezonde donoren en kanker chirurgie patiënten 22.
Vele benaderingen worden gebruikt Canc verminderener herhaling, met inbegrip van chemotherapie en bestraling, maar deze therapieën worden meestal toegediend weken tot maanden voor het (neo-adjuvante) of na (adjuvans) chirurgie. Onderzoek op dit gebied blijkt dat de onmiddellijke postoperatieve periode is van cruciaal belang bij het bepalen van de lange termijn tumorherhaling tarieven. Daarom kunnen klinische interventies in de vorm van immuuntherapie tijdens deze kritieke periode aanzienlijke voordelen op lange termijn hebben. Onze studies met behulp van een muismodel van spontane longmetastase en chirurgische stress te bieden een unieke kans om nieuwe therapieën te onderzoeken en vast te stellen hun potentieel om perioperatieve immunosuppressie voorkomen bij darmkanker patiënten en daardoor ook kanker terugkeert te verlagen.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen dat jullie Kim Yates, Eileen Franklin en Rebecca Tjepkema (Dierverzorging en veterinaire diensten, Universiteit van Ottawa) bedanken voor hulp bij dieren ingrepen. Lee-Hwa Tai wordt ondersteund door een Fonds de recherche sante Quebec Fellowship. Dit werk werd ondersteund door exploitatiesubsidies van de Canadese Cancer Society Research Institute Innovatie Grant, Ontario ministerie van Onderzoek en Ontwikkeling Vroege Onderzoeker Award, en de Canadese Stichting voor Innovatie – Leader Grant Rebecca Auer.
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Corning Cell-Gro | 10-013-CV | |
Inactivated Fetal Bovine Serum (FBS) | HyClone | SH30396.03 | |
Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15070-063 | |
1X sterile Phosphate Buffered Saline (PBS) | Corning cell gro | 21-031-CV | |
Buprenorphine | Chiron, Guelph | RXN309968 | |
Isofluorane | Baxter Corp | 1001936040 | |
1/2 ultra-fine syringe | Terumo | 30 Gauge, SS05M3009 | |
9mm staples | Braintree | ACS BX | |
5-0 braided absorbable suture | Covidien | UL-202 | |
3-0 wax braided silk suture | Covidien | S-194 | |
Formalin | Fisher | SF100-20 | |
4T1 tumor cells | ATCC | CRL-2539 | |
BALB/c | Charles Rivers Labs | Strain Code:028 |