同系小鼠原位同种异体移植物模拟胰腺癌
Summary
胰腺导管腺癌 （PDAC） 的同源小鼠原位同种异体移植物概括了疾病亚型的生物学、表型和治疗反应。由于其快速、可重复的肿瘤进展，它们被广泛用于临床前研究。在这里，我们展示了生成这些模型的常见做法，将同源鼠PDAC培养物注射到胰腺中。
Abstract
胰腺导管腺癌（PDAC）是一种非常复杂的疾病，其特征是由多种基质，免疫细胞，血管，神经和细胞外基质成分组成的异质性肿瘤微环境。多年来，已经开发了PDAC的不同小鼠模型，以解决其进展，转移潜力和表型异质性带来的挑战。与基因工程小鼠模型相比，PDAC的免疫功能正常的小鼠原位同种异体移植物因其快速且可重复的肿瘤进展而显示出良好的前景。此外，结合它们模拟在本土PDAC中观察到的生物学特征的能力，基于细胞系的原位同种异体移植小鼠模型能够进行大规模的 体内 实验。因此，这些模型广泛用于临床前研究，用于快速基因型表型和药物反应分析。该协议的目的是提供一种可重复且稳健的方法，以成功将原代小鼠PDAC细胞培养物注射到同系受体小鼠的胰腺中。除了技术细节外，还提供了在进行这些实验之前必须考虑的重要信息。
Introduction
最近，PDAC成为西方世界癌症相关死亡的第三大原因1。它导致所有癌症中最高的死亡率和~1%的10年总生存率，几十年来一直没有改变2。由于PDAC治疗缺乏进展，预计到未来十年，这种疾病将成为癌症相关死亡的第二大原因3。
PDAC肿瘤是复杂的实体，其特征在于由基质，血管，免疫和细胞外基质成分的异质组装组成的多样化肿瘤微环境（TME）4。TME成分的差异影响疾病预后和对治疗的反应4，5，6。事实上，许多研究表明，PDAC的基础样间充质亚型与高度免疫抑制的TME有关，并显示出生存率降低和对治疗缺乏反应7，8，9，10，11，12。因此，更深入地了解TME组成的差异以及这些特征如何影响肿瘤生物学仍然是开发分子精确疗法的重要因素。为了更好地了解这种复杂表型背后的生物学并确定能够克服PDAC的TME构成的屏障的治疗策略，体内模型是必不可少的。
任何癌症临床前模型系统的一个关键方面是它应该模仿人类表型，概括遗传异质性和结合构成TME的众多基质和免疫群体的环境。因此，在选择小鼠模型进行临床前研究时，必须考虑几个方面。为了研究肿瘤 – 免疫相互作用，可以将组织相容的癌细胞系注射到同源免疫功能小鼠中。在大多数情况下，这些被皮下注射到小鼠的侧腹，允许通过触诊或目视检查轻松监测肿瘤。然而，由此产生的模型并不模拟肿瘤细胞在其起源器官中的生长。因此，原位移植成为同种异体移植模型的黄金标准。
小鼠原位同种异体移植物有几个优点：它们具有成本效益，可以通过相对简单的程序生成，并产生具有已知分子组成的模型，以及可重复和可预测的肿瘤进展和表型。事实上，虽然患者来源的异种移植模型准确地代表了人类PDAC细胞的行为，但植入免疫缺陷小鼠以避免移植排斥的需要限制了对肿瘤 – 免疫和肿瘤 – 基质相互作用的分析，允许研究人员仅捕获这些肿瘤复杂性的部分图像。与基因工程小鼠模型（GEMMs）相比，PDAC的同源原位同种异体移植物在这方面也具有优势。GEMM准确地概括了人类PDAC肿瘤发生和PDAC患者中观察到的异质性。然而，由于这些特征，GEMM肿瘤在其基因组成，肿瘤进展，侵袭性，组织学分化和TME组成方面可以显示出高度差异。虽然这在某些研究中可能是一个优势，但它限制了基因型到表型的研究和PDAC表型的重点研究13。因此，小鼠原位同种异体移植物构成了在 体内进行肿瘤宿主和治疗研究的良好权衡和模型。本文概述了小鼠PDAC细胞进入小鼠胰腺的原位移植实验方案。
Protocol
Representative Results
Discussion
同系小鼠原位同种异体移植物因其成本效益、可重复性和相对简单的实验程序而代表了临床前研究的稳健模型13，15。这些模型不仅可以研究肿瘤 – 宿主相互作用，还可以保证在使用原代小鼠细胞培养物进行实验时保留其起源肿瘤的遗传异质性。
该协议为小鼠PDAC细胞培养物的原位植入胰腺提供了一种简单快速的程序。为了获得可重?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们要感谢TUM动物设施和核医学部成像核心设施Klinikum rechts der Isar提供的出色技术支持。这项研究得到了德国癌症联盟（DKTK）、德国研究协会（DFG SA 1374/4-2、DFG SA 1374/6-1、SFB 1321项目编号329628492 P06、P11和S01）的支持，威廉·桑德基金会（2020.174.1和2017.091.2）到D.S.，以及欧洲研究理事会（ERC CoG No. 648521，D.S.）的支持。
Materials
| 27 G cannula | B.Braun | 08915992 | |
| Atipamezole (Antisedan 5 mg/mL) | Orion Corporation | 23554.00.00 | |
| Autoclip Stainless Steel Wound Clips, 9 mm | Braintree Scientific | NC9334081 | |
| Dulbecco`s Modified Eagle Medium | Sigma-Aldrich | D5796-500ML | |
| Eye cream (Bepanthen) | Bayer Vital GmbH | 1578675 | |
| FBS | Sigma-Aldrich | S0615 | |
| Fentanyl (50 µg/mL) | Eurovet Animal Health BV | 9113473 | |
| Flumazenile (Flumazenil-hameln 0.1 mg/mL) | Hameln pharma | 09611975 | |
| Medetomidine (Sedator 1 mg/mL) | Eurovet Animal Health BV | 400926.00.00 | |
| Meloxicam (Metacam 5 mg/mL) | Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH | 3937902 | |
| Microliter syringe | Hamilton | HT80908 | |
| Midazolam (5 mg/mL) | Hexal | 00886423 | |
| NaCl | B. Braun | 2737756 | |
| Naloxone (Naloxon-hameln 0.4 mg/mL) | hameln pharma | 04464535 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | P7059-1L | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333-100ML | |
| Suture (Ethilon) | Ethicon | 9999034 | |
| TrypZean Solution 1x | Sigma-Aldrich | T3449 |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2020. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 70 (1), 7-30 (2020).
- Quaresma, M., Coleman, M. P., Rachet, B. 40-year trends in an index of survival for all cancers combined and survival adjusted for age and sex for each cancer in England and Wales, 1971-2011: A population-based study. Lancet. 385 (9974), 1206-1218 (2015).
- Rahib, L., Wehner, M. R., Matrisian, L. M., Nead, K. T. Estimated projection of US cancer incidence and death to 2040. JAMA Network Open. 4 (4), 214708 (2021).
- Schneider, G., Schmidt-Supprian, M., Rad, R., Saur, D. Tissue-specific tumorigenesis: Context matters. Nature Reviews Cancer. 17 (4), 239-253 (2017).
- Olive, K. P., et al. Inhibition of Hedgehog signaling enhances delivery of chemotherapy in a mouse model of pancreatic cancer. Science. 324 (5933), 1457-1461 (2009).
- Ruscetti, M., et al. Senescence-induced vascular remodeling creates therapeutic vulnerabilities in pancreas cancer. Cell. 181 (2), 424-441 (2020).
- Aung, K. L., et al. Genomics-driven precision medicine for advanced pancreatic cancer: Early results from the COMPASS trial. Clinical Cancer Research. 24 (6), 1344-1354 (2018).
- Chan-Seng-Yue, M., et al. Transcription phenotypes of pancreatic cancer are driven by genomic events during tumor evolution. Nature Genetics. 52 (2), 231-240 (2020).
- Kalimuthu, S. N., et al. Morphological classification of pancreatic ductal adenocarcinoma that predicts molecular subtypes and correlates with clinical outcome. Gut. 69 (2), 317-328 (2020).
- Hayashi, A., et al. A unifying paradigm for transcriptional heterogeneity and squamous features in pancreatic ductal adenocarcinoma. Nature Cancer. 1 (1), 59-74 (2020).
- Mueller, S., et al. Evolutionary routes and KRAS dosage define pancreatic cancer phenotypes. Nature. 554 (7690), 62-68 (2018).
- Falcomata, C., et al. Selective multi-kinase inhibition sensitizes mesenchymal pancreatic cancer to immune checkpoint blockade by remodeling the tumor microenvironment. Nature Cancer. 3 (3), 318-336 (2022).
- Erstad, D. J., et al. Orthotopic and heterotopic murine models of pancreatic cancer and their different responses to FOLFIRINOX chemotherapy. Disease Models & Mechanisms. 11 (7), (2018).
- von Burstin, J., et al. E-cadherin regulates metastasis of pancreatic cancer in vivo and is suppressed by a SNAIL/HDAC1/HDAC2 repressor complex. Gastroenterology. 137 (1), 361-371 (2009).
- Mallya, K., Gautam, S. K., Aithal, A., Batra, S. K., Jain, M. Modeling pancreatic cancer in mice for experimental therapeutics. Biochimica et Biophysica Acta – Reviews on Cancer. 1876 (1), 188554 (2021).
