Patient-derived xenograft (PDX) modellen en transplanteerbare genetisch gemanipuleerde muismodellen getrouw de menselijke ziekte samenvatten en zijn voorkeursmodellen voor fundamenteel en translationeel borstkankeronderzoek. Hier wordt een methode beschreven om borsttumorfragmenten orthotopisch in het borstvetkussen te transplanteren om tumorbiologie te bestuderen en de respons van geneesmiddelen te evalueren.
Preklinische modellen die tumorheterogeniteit en therapeutische respons getrouw samenvatten, zijn van cruciaal belang voor translationeel borstkankeronderzoek. Onsterfelijke cellijnen zijn gemakkelijk te kweken en genetisch te modificeren om moleculaire mechanismen te bestuderen, maar de selectieve druk van celkweek leidt vaak tot genetische en epigenetische veranderingen in de loop van de tijd. Patient-derived xenograft (PDX) modellen getrouw de heterogeniteit en geneesmiddelrespons van menselijke borsttumoren samenvatten. PDX-modellen vertonen een relatief korte latentie na orthotopische transplantatie die het onderzoek naar de biologie van borsttumoren en de respons op geneesmiddelen vergemakkelijkt. De transplanteerbare genetisch gemanipuleerde muismodellen maken de studie van borsttumorimmuniteit mogelijk. Het huidige protocol beschrijft de methode om borsttumorfragmenten orthotopisch in het borstvetkussen te transplanteren, gevolgd door medicamenteuze behandelingen. Deze preklinische modellen bieden waardevolle benaderingen voor het onderzoeken van borsttumorbiologie, medicijnrespons, ontdekking van biomarkers en mechanismen van medicijnresistentie.
De meeste sterfgevallen door borstkanker kunnen worden toegeschreven aan terugkerende ziekten die resistent zijn tegen conventionele therapieën1,2. De inter- en intratumorale heterogeniteit van borstkankers dragen bij aan therapieresistentie. Bovendien kan tumorheterogeniteit van de juiste prognose beïnvloeden en het ziektebeheeruitdagen 3,4. Identificatie van voorspellende biomarkers van respons zal de klinische resultaten van patiënten met borstkanker aanzienlijk verbeteren. Hoewel de meeste soorten borstkanker immunologisch ‘koude’ tumoren zijn die waarschijnlijk niet reageren op immunotherapie, zijn immuuncheckpointremmers veelbelovend gebleken in klinische onderzoeken2,5. Een fase III-studie toonde bijvoorbeeld een verbeterde ziektevrije overleving (DFS) en voorlopig bewijs dat atezolizumab (monoklonaal antilichaam tegen PD-L1) in combinatie met nab-paclitaxel een algemeen overlevingsvoordeel kan bieden in vergelijking met nab-paclitaxel alleen in tumoren met ≥1% PD-L1-kleuring6. De ontwikkeling van therapieën die borsttumoren sensibiliseren voor immunotherapie zal een revolutie teweegbrengen in de behandelingsregimes.
Preklinische modellen die de heterogeniteit van menselijke borstkanker en medicijnrespons getrouw samenvatten, zijn van cruciaal belang om tumorbiologie te bestuderen en potentiële biomarkers voor gerichte therapie te identificeren. Onsterfelijke cellijnen worden veel gebruikt voor borstkankeronderzoek, omdat deze cellijnen gemakkelijk te kweken en genetisch te modificeren zijn om moleculaire mechanismen te bestuderen. Vanwege de selectieve druk van langdurige celkweek in vitro, kan genetische drift echter in de loop van de tijd optreden en kunnen borstkankercellijnen cellijnspecifieke genomische veranderingen dragen die verschillen van aberraties in primaire borsttumoren7,8,9.
Patiënt-afgeleide xenograft (PDX) tumorbrokken zijn in staat om de heterogeniteit van menselijke ziekten samen te vatten en zijn histologisch en immunohistochemisch vergelijkbaar met de tumor van oorsprong10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. Belangrijk is dat PDX-modellen fenotypisch stabiel zijn over meerdere transplantaties, zoals blijkt uit histologie, transcriptoom, proteoom en genomische analyse10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29. PDX-modellen tonen behandelingsresponsen die vergelijkbaar zijn met die waargenomen klinisch10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29. PDX-modellen voor oestrogeenreceptorpositief (ER+),progesteronreceptorpositief (PR+),epidermale groeifactor 2 positief (ERBB2+, HER2+) en triple negatieve borstkanker (TNBC) PDX-modellen zijn vastgesteld en bieden een uitstekend platform om endocriene, chemo- en gerichte therapieën te testen. Een belangrijk voorbehoud van PDX-modellen op dit moment is echter het ontbreken van een functioneel immuunsysteem in de muis.
De genetisch gemanipuleerde muismodellen (GEMM), zoals Trp53 homozygote null, cMyc, Wnt1, PyMT of Her2 overexpressiemodellen, maken de studie van spontane tumorinitiatie, progressie en metastase mogelijk in de context van een intact immuunsysteem. De tumorlatentie is echter lang, waardoor het moeilijk is om preklinische onderzoeken uit te voeren met meerdere armen30,31. GEMM kan echter worden getransplanteerd naar syngenetische gastheren om voldoende tumoren te genereren die menselijke tumoren nauw samenvatten32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Het borstepitheel van een p53-nul BALB / c-muis werd bijvoorbeeld getransplanteerd in de geklaarde vetkussens van syngenetische wild-type ontvangende muizen om primaire tumoren te vormen, die verder kunnen worden getransplanteerd in syngenetische gastheren56,57. De p53-nul tumoren recapituleerden verschillende subtypes van menselijke tumoren.
De combinatie van PDX-modellen en transplanteerbare GEMM biedt waardevolle preklinische hulpmiddelen om de biologie van borsttumoren, geneesmiddelrespons en antitumorimmuniteit te onderzoeken. In het huidige protocol wordt een methode van orthotopische transplantatie van PDX- en GEMM-tumorfragmenten in de borstvetmat van de muis beschreven. Deze modellen zijn vatbaar voor seriële passages en behouden meestal een stabiel fenotype. Om het risico op genetische drift of verlies van heterogeniteit over passages in de loop van de tijd te verminderen, worden meerdere weefselfragmenten bij elke passage gecryopreserveerd voor daaropvolgende transplantatie in het geval dat biologische of morfologische veranderingen in de loop van de tijd worden waargenomen29,58.
Om variaties in tumorgroei tussen dieren te verminderen, is het van cruciaal belang om het tumorweefsel in 1 mm3-fragmenten te snijden voor transplantatie. Modellen die zacht weefsel kweken zijn moeilijker om mee te werken en de tumorfragmenten moeten iets groter worden gesneden (1−2 mm3). Wanneer u het weefsel in de borstvetzak plaatst, moet u ervoor zorgen dat het weefsel niet in meerdere stukken wordt gesplitst, omdat dit zal resulteren in meerdere kleine tumoren of vreemd gevormde tumoren.
…The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health (R37CA228304 en R01HL146642 aan Xi Chen, CA148761 aan Jeffrey M. Rosen), het Amerikaanse ministerie van Defensie (W81XWH-19-1-0524 aan Xi Chen, W81XWH-19-1-0035 aan Xiangdong Lv), American Cancer Society (RSG-18-181-01-TBE aan Xi Chen) en cancer prevention and research institute of Texas (RR150009 CPRIT Scholar in Cancer Research Award aan Xi Chen), de Patient-Derived Xenograft and Advanced In Vivo Models Core aan het Baylor College of Medicine (financiering van RP170691 CPRIT Core Facility Award en NCI-CA125123 P30 Cancer Center Support Grant).
1 mg/mL Buprenorphine-SR | ZooPharm (via BCM veterinarians) | Sterile | |
26G syringe | BD | 148232E | Sterile |
Betadine Scrub | Fisher | 19-027132 | |
Cotton Swabs | VWR International Laboratory | 89031-272 | Sterile |
DMEM | Fisher | MT 10-013-CM | Sterile |
Electric shaver | Oster | 78005-050 | |
Glass beads sterilizer (Germinator) | Roboz Surgical Store | DS-401 | |
Lubricant ophthalmic ointment | Akorn Animal Health | 17478-062-35 | |
Micro Dissecting Forceps; Serrated, Angular (regular forceps) | Roboz Surgical Store | RS-5139 | Sterile |
Micro Dissecting Spring Scissors (fat pad cutter) | Roboz Surgical Store | RS-5658BT | Sterile |
Micro Forceps (tissue placing forceps) | Roboz Surgical Store | RS-5069 | Sterile |
Petri Dish | Fisher | 08-757- 100D | Sterile |
Sterile drape | Sai Infusion Technology | PSS-SD1 | Sterile |
Surgery scissors | Roboz Surgical Store | RS-5960 | Sterile |
Tissue Forceps (claw forceps) | Roboz Surgical Store | RS-5158 | Sterile |
Wound clip applier | BD Autoclip Wound System | 01-804 | Sterile |
Wound clip remover | BD Autoclip Wound System | 01-804-15 | Sterile |
Wound clips | BD Autoclip Wound System | 01-804-5 | Sterile |