引言

患者來源的異種移植正在成為研究腫瘤行為和藥物反應(yīng)的前沿技術(shù)1。患者來源的異種移植（PDX）是通過從患者身上取出腫瘤樣本，植入免疫抑制的小鼠宿主中，然后查詢可能對患者具有治療價值的細胞或分子特征而獲得的。對 PDX 方法的熱情很高，因為它不僅允許腫瘤在體內(nèi)（在小鼠中）穩(wěn)定持續(xù)存在，而且因為從一個小鼠宿主到其他宿主的連續(xù)移植提供了一個巨大的機會來長期檢測腫瘤。在這種情況下，PDX 臨床試驗（PCTs）解決了單宿主情況下無法解決的藥物耐藥性問題。它們也被用于公共存儲庫的存檔，如由國家癌癥研究所（NCI）和杰克遜實驗室維護的存儲庫，供多研究者使用。此外，PDX 的本質(zhì)使其便于研究同一類型腫瘤之間的變異，甚至同一腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性。 

盡管 PDX 技術(shù)具有很大的前景和實用性，但異種移植過程本身仍存在一些實際挑戰(zhàn)。主要的障礙包括不穩(wěn)定的細胞制備和移植排斥。通常，來自患者的樣本——這可能來自活檢、原發(fā)性腫瘤組織、轉(zhuǎn)移性腫瘤組織或血液或淋巴循環(huán)腫瘤細胞——懸浮在動物衍生的基質(zhì)（Matrigel）中，以增強實際注射到宿主中的過程。然而，對聚集、聚集或其他粘度問題的恐懼可能導(dǎo)致臨床醫(yī)生避免將懸浮液保持在冰上，這要求在樣本制備和注射到小鼠之間的時間很短。此外，許多非無外源性物質(zhì)（非動物源）水凝膠引發(fā)了注射時會產(chǎn)生不良反應(yīng)的擔(dān)憂。如果用于異種移植的水凝膠沒有這些并發(fā)癥，臨床醫(yī)生將顯著提高 PDX 分析的效率。

* AB-ECM，animal base-ECM，動物來源的基質(zhì)膠

因此，在這里使用肺癌細胞系統(tǒng)對無外源性物質(zhì)的水凝膠和基于動物的水凝膠進行了 PDX 比較。特別是，將 TheWell Bioscience 的 VitroGel 水凝膠基質(zhì)（VHM01）的特性和易用性與 Matrigel 和純鹽水溶液在 PDX 背景下的異種移植應(yīng)用進行了并排比較。請參見圖 1 了解協(xié)議概述。  

圖1. VitroGel 使用方法

在這項研究中，使用 Matrigel、VitroGel 或PBS作為可注射載體介質(zhì)，將 PDX 模型 TM00244 細胞懸浮液異種移植到 NSG TM scid 小鼠中。選擇的 PDX 模型是 TM00244，這是一種來自 62 歲白人女性的原發(fā)性惡性 2 期肺鱗狀細胞癌。結(jié)果表明，與 Matrigel 相比，VitroGel 水凝膠基質(zhì)可以支持更高的腫瘤形成率和快速的細胞生長動力學(xué)。  

材料和方法

將基因型為 NOD.Cg-Prkdc^scid Il2rg^tm1Wjl/SzJ 的 NSG^TM scid 小鼠異種移植到 PDX 模型 TM00244 細胞中，該細胞懸浮在 Matrigel、VitroGel 或鹽水中。將 1cm*3 的腫瘤碎片在 DPBS 中用研缽和杵研磨。通過 19G 針頭和注射器進一步分散細胞。重懸體積為 500μL。然后，將 200μL 的載體凝膠（或鹽水）與 100μL 的腫瘤懸浮液在室溫下混合。15 分鐘后，將 50μL 注射到小鼠中（每個處理 N = 3）。 每周使用標(biāo)準卡尺方法測量腫瘤 8 周。通過單因素方差分析和多重比較分析治療方案（載體凝膠）之間的腫瘤大小差異，以確定統(tǒng)計學(xué)意義。  

結(jié)果

注射懸浮在 VitroGel 中的細胞進行得很順利。在注射當(dāng)天的觀察中，“僅腫瘤”（PBS）和“腫瘤和 Matrigel”小鼠在注射部位似乎有變暗和瘀傷。相比之下，注射“腫瘤和 VitroGel”的小鼠在注射部位沒有顯示任何變暗或瘀傷。 重要的是，注射 VitroGel 的小鼠在實驗的 8 周期間腫瘤生長異常良好（圖 2A）。生長在 3 周后加速，并在 6 周時達到峰值大小。在 8 周時間點，VitroGel 支持的注射的腫瘤大小明顯大于僅在 Matrigel 或鹽水中支持的腫瘤大小（圖 2B）。當(dāng)將 Matrigel 與鹽水溶液進行比較時，腫瘤生長沒有顯著差異。  

圖 2. 不同注射載體的肺 PDX 模型腫瘤生長比較。A. 使用 VitroGel 水凝膠（綠色三角形）、Matrigel（紅色正方形）或無凝膠（鹽水溶液；藍色圓圈）注射 PDX 后腫瘤生長的時間過程；B. 通過單因素方差分析和多重比較分析腫瘤大小的統(tǒng)計學(xué)意義。每個點代表一只治療小鼠。**P < 0.003；ns = 不顯著。 

總體而言，可以得出結(jié)論，在一致性和易用性方面，VitroGel 支持的注射明顯優(yōu)于 Matrigel 或鹽水溶液。通過在肺癌 PDX 樣本中重復(fù)三次測量腫瘤生長的維持情況，VitroGel 優(yōu)于 Matrigel。Matrigel 是基于動物的，含有約 2,000 種未定義的化合物。該系統(tǒng)具有已知的批間不一致性，因此不太能夠支持臨床應(yīng)用，并且對于高通量和實驗室自動化來說具有挑戰(zhàn)性。VitroGel 沒有這些問題。它在與細胞樣本混合后也能在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定，無需急于將患者的樣本送到 PDX 宿主中。在 VitroGel 輔助下注射后在宿主中生長的腫瘤顯示出強大的長期生長，明顯優(yōu)于 Matrigel 所見。 

更多關(guān)于VitroGel水凝膠

TheWell Bioscience的VitroGel是動植物基細胞外基質(zhì)（ECM）的優(yōu)越替代品，作為可注射載體用于異種移植物、靶向遞送、控制釋放和組織工程細胞治療。作為高效水凝膠系統(tǒng)，VitroGel 能將細胞/組織攜帶到目標(biāo)注射部位，并保持在注射位置的出色細胞保留，并在遞送后支持細胞生長。不同于需要精細冷溫度操作的動物基細胞外基質(zhì)，VitroGel 是易于使用的水凝膠解決方案，操作設(shè)置和細胞/化合物水凝膠混合物在室溫下進行。簡單、快速、便利的準備設(shè)置之后，它準備好注射，并在室溫或37°C下保持數(shù)小時的可注射狀態(tài)。 

由于VitroGel 具有可以保持出色注射狀態(tài)（可逆溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變狀態(tài)）的獨特流變特性，可在與細胞混合后數(shù)小時內(nèi)繼續(xù)注射，而無需擔(dān)心針頭堵塞。這種無異物的生物功能水凝膠系統(tǒng)還有許多其他優(yōu)點。在動物安全研究期間，VitroGel 展示出無毒或炎癥反應(yīng)的生物相容性。研究人員可以充分控制 ECM 補充劑以優(yōu)化和促進細胞生長。此外，VitroGel 不受供應(yīng)鏈問題約束，并具有批次一致性生產(chǎn)，以實現(xiàn)可重復(fù)使用的批次。  

鏈接到使用的產(chǎn)品

1. Ready-To-Use VitroGel Hydrogel Matrix，VHM01S，VHM01 

參考文獻

Risbridger, P., Lawrence, M. G., & Taylor, R. A. (2020). PDX: Moving Beyond Drug Screening to Versatile Models for Research Discovery. Journal of the Endocrine Society 4(11).https://doi.org/10.1210/jendso/bvaa132 

Pang K., Park J., Ahn S.G., et al. (2019). RNF208, an estrogen-inducible E3 ligase, targets soluble Vimentin to suppress metastasis in triple-negative breast cancers. Nat. Comm. 10: 5805 doi:10.1038/s41467-019-13852-5

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