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PDX模型的建立

2018-04-13

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患者來源的異種移植模型(PDX)可以比傳統模型支持更多預測性的、具有臨床代表的體內腫瘤學研究。以下是PDX模型與傳統異種移植的不同之處,以及如何研發和定義它們的腫瘤學和免疫腫瘤學研究。

早期建立異種移植模型的方法

多年來,傳統的細胞系異種移植模型(CDX)常常用于癌癥研究和藥物研發。它們來自不斷傳代的細胞系,這些細胞系在體外培養,然后植入免疫缺陷小鼠體內。傳統的異種移植為早期體內藥物的研發提供了極好的平臺,例如藥理檢測。體外檢測獲得的信息可以在確定宿主因素(如ADME和藥代動力學)的情況下進行體內藥效評估。

雖然細胞系來源的異種移植有利于早期藥物研發,但它們也有不足之處。對組織培養的適應可改變細胞系,這將影響臨床相關性。通過在培養皿上培養細胞而施加的選擇壓力使細胞不再具有原代細胞的代表性——細胞系偏離原始疾病。并且,細胞系來源的異種移植不能解釋人類臨床腫瘤學人群的真正異質性。

患者來源的異種移植可以重現患者疾病

近年來,在癌癥藥物研發項目中使用患者來源的異種移植(PDX)模型已越來越普遍。 PDX直接來源于患者組織樣本,該組織樣本維持了患者的基因型和表型的保真度。PDX比傳統異種移植這提供更多的預測性實驗模型和結果。PDX不在組織培養中建立,必須通過在免疫缺陷小鼠中連續傳代來維持。

由于它們來自患者,并且未受到細胞培養的選擇壓力,所以PDX模型可以準確地重現患者疾病。它們在患者癌癥組織學的表現,以及對化療、放療和靶向治療等實驗性治療標準的反應中表現出高保真度。

除此之外,重現臨床人群中所見的耐藥基因型和廣泛的突變模式是開發新的靶向藥物時的巨大挑戰。PDX模型具有重現這些特征的能力。

建立PDX模型

為了建立PDX模型,需要高度免疫缺陷的小鼠進行移植。最常見的小鼠品系是具有IL2rg突變的NOD / SCID小鼠,例如NOD.Cg-Prkdc scid Il2rg tm1Wjl (NSG?) 小鼠和NODShi.Cg-Prkdc scid Il2rg tm1Sug (NOG?) 小鼠。

建立PDX模型時,可將患者來源的腫瘤植入免疫缺陷小鼠中,可以植入腫瘤小塊,也可以植入患者血液瘤。將腫瘤成功植入免疫缺陷小鼠的主要決定因素是人源腫瘤的生存能力和無菌性。

腫瘤細胞或組織可以在植入受體動物之前與基底膜基質蛋白(Matrigel?)混合,使腫瘤快速發展,生長更快。

建立PDX模型所需的時間因腫瘤類型和等級而異。可能需要幾個月到一年以上的時間才能建立模型。 第一階段是最困難的; 一旦腫瘤成功增長,就能繼續傳代了。
原位PDX模型能更好地模擬病人腫瘤

PDX可以在皮下植入,也可以原位植入。通常在皮下植入,因為皮下植入更容易,并且能夠準確地監測腫瘤大小。

原位移植的腫瘤細胞已被證實能更好地模擬患者相應腫瘤的藥物反應、生長模式和轉移特征,這可能是受到局部基質的影響。但是,原位移植在技術上更具挑戰性并且需要更多時間,并且需要成像(如超聲波、CT掃描等)或剖腹探查來確認內部腫瘤的存在。

PDX模型的驗證

實驗室管理PDX模型時的主要困難之一是PDX腫瘤偏離原始患者樣本。為了確保模型在傳遞過程以及之后的時間內保持一致,嚴格的驗證和質量控制很重要。通常采用以下方式進行驗證和質量控制:

  • 病理檢查確認癌癥類型,并將每一個PDX腫瘤與原始患者樣本進行比較。
  • 通過STR基因分型測定遺傳指紋。
  • 通過多個方式監控PDX腫瘤快速、穩定的增長。

人源PDX模型在免疫腫瘤學中的應用

人源化PDX模型可以將人體腫瘤與人體免疫系統配對,更準確地反映人體免疫和病理。 研究人員可以使用這些模型來評估免疫療法(或聯合免疫治療方案)的療效。現在有不同的方法建立人源化PDX模型,并且可以從能夠植入和建立PDX模型的供應商處獲得人源化小鼠。

建立人源化小鼠的最常見方法是將臍帶血中分離得到的CD34陽性人造血干細胞(HSC)移植到免疫缺陷小鼠中。

人源化PDX模型應用廣泛,可以應用于人類特異性抗體和免疫靶標聯合治療研究,或應用于評估人群多樣性。

Topics: Oncology

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