rpmjResearch'n Practical Medicine JournalResearch and Practical Medicine Journal2410-1893"QUASAR", LLC10.17709/2410-1893-2022-9-2-5rpmj-804Research ArticleОригинальные статьи. Онкология, лучевая терапияOriginal Articles. ОncologyЭкспериментальный подход к получению подкожного ксенографта немелкоклеточного рака легкогоExperimental approach to obtaining subcutaneous xenograft of non-small cell lung cancerhttps://orcid.org/0000-0002-3036-6199ЛукбановаЕ. А.LukbanovaE. A.

Лукбанова Екатерина Алексеевна – научный сотрудник. SPIN: 4078-4200, AuthorID: 837861

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63

Ekaterina A. Lukbanova – research fellow. SPIN: 4078-4200, AuthorID: 837861

63 14 line str., Rostov-on-Don 344037

katya.samarskaja@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8734-9210МиндарьМ. В.MindarM. V.

Миндарь Мария Вадимовна – младший научный сотрудник. SPIN: 5148-0830, AuthorID: 1032029

г. Ростов-на-Дону

Maria V. Mindar – junior research fellow. SPIN: 5148-0830, AuthorID: 1032029

Rostov-on-Don

m.v.mindar@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3561-098XДженковаЕ. А.DzhenkovaE. A.

Дженкова Елена Алексеевна – д.б.н., доцент, ученый секретарь. SPIN: 6206-6222, AuthorID: 697354, ResearcherID: K-9622-2014, Scopus Author ID: 6507889745

г. Ростов-на-Дону

Elena A. Dzhenkova – Dr. Sci. (Biol.), associate professor, scientific secretary. SPIN: 6206-6222, AuthorID: 697354, ResearcherID: K-9622-2014, Scopus Author ID: 6507889745

Rostov-on-Don

info@cancersp.comhttps://orcid.org/0000-0002-1397-837XМаксимовА. Ю.MaksimovA. Yu.

Максимов Алексей Юрьевич – д.м.н., профессор, заместитель генерального директора по перспективным научным разработкам. SPIN: 7322-5589, AuthorID: 710705, Scopus Author ID: 56579049500

г. Ростов-на-Дону

Alexei Yu. Maksimov – Dr. Sci. (Med.), professor, deputy general director for advanced scientific research of the department of oncourology. SPIN: 7322-5589, AuthorID: 710705, Scopus Author ID: 56579049500

Rostov-on-Don

rnioi@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0676-0871ГончароваА. С.GoncharovaA. S.

Гончарова Анна Сергеевна – к.б.н., заведующая лабораторией. SPIN: 7512-2039, AuthorID: 553424

г. Ростов-на-Дону

Anna S. Goncharova – Cand. Sci. (Biol.), head of laboratory. SPIN: 7512-2039, AuthorID: 553424

Rostov-on-Don

fateyeva_a_s@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1748-9186ШатоваЮ. С.ShatovaYu. S.

Шатова Юлиана Сергеевна – д.м.н., врач-онколог. SPIN: 8503-3573, AuthorID: 294376

г. Ростов-на-Дону

Yuliana S. Shatova – Dr. Sci. (Med.), oncologist. SPIN: 8503-3573, Author ID: 294376

Rostov-on-Don

shat5@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-4578-9832МасловА. А.MaslovA. A.

Маслов Андрей Александрович – д.м.н., профессор, главный врач. SPIN: 5963-5915, AuthorID: 817983

г. Ростов-на-Дону

Andrey A. Maslov – Dr. Sci. (Med.), professor, chief physician. SPIN: 5963-5915, Author ID: 817983

Rostov-on-Don

rnioi@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8857-9691ШапошниковА. В.ShaposhnikovA. V.

Шапошников Александр Васильевич – д.м.н., профессор, главный научный сотрудник торакоабдоминального отдела. SPIN: 8756-9438, AuthorID: 712823

г. Ростов-на-Дону

Alexander V. Shaposhnikov – Dr. Sci. (Med.), professor, chief researcher of the thoracoabdominal department. SPIN: 8756-9438, AuthorID: 712823

Rostov-on-Don

rnioi@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0088-2990ЗаикинаЕ. В.ZaikinaE. V.

Заикина Екатерина Владиславовна – младший научный сотрудник. SPIN: 4000-4369, AuthorID: 1045258

г. Ростов-на-Дону

Ekaterina V. Zaikina – junior research fellow. SPIN: 4000-4369, AuthorID: 1045258

Rostov-on-Don

katherine_bio@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6655-7632ЛазутинЮ. Н.LazutinYu. N.

Лазутин Юрий Николаевич – к.м.н., главный научный сотрудник. SPIN: 5098-7887, AuthorID: 364457

г. Ростов-на-Дону

Yury N. Lazutin – Cand. Sci. (Med.), chief researcher. SPIN: 5098-7887, Author ID: 364457

Rostov-on-Don

rnioi@list.ruНМИЦ онкологииРоссияNational Medical Research Centre for OncologyRussian Federation202204052022926576Copyright © Лукбанова Е.А., Миндарь М.В., Дженкова Е.А., Максимов А.Ю., Гончарова А.С., Шатова Ю.С., Маслов А.А., Шапошников А.В., Заикина Е.В., Лазутин Ю.Н., 20222022Лукбанова Е.А., Миндарь М.В., Дженкова Е.А., Максимов А.Ю., Гончарова А.С., Шатова Ю.С., Маслов А.А., Шапошников А.В., Заикина Е.В., Лазутин Ю.Н.Lukbanova E.A., Mindar M.V., Dzhenkova E.A., Maksimov A.Y., Goncharova A.S., Shatova Y.S., Maslov A.A., Shaposhnikov A.V., Zaikina E.V., Lazutin Y.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rpmj.ru/rpmj/article/view/804Цель исследования

Цель исследования. Создание Patient Derived Xenograft (PDX)‑модели немелкоклеточного рака легкого на иммунодефицитных мышах, адаптированной к росту на иммунодефицитных мышах.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для проведения данной работы использовали опухолевый материал от 14 доноров, имплантированный подкожно 132 иммунодефицитным мышам линии Balb/c Nude. Ксенографты поддерживали до 3‑го пассажа. Для проверки чувствительности созданных моделей к цисплатину использовали PDX от 3‑х пациентов 3‑го пассажа. Был проведен гистологический анализ и генетическое исследование на наличие мутаций в гене EGFR донорских опухолей от 3‑х пациентов и соответствующих ксенографтов 3‑го пассажа.

Результаты

Результаты. В нашей работе заметный рост PDX отмечался уже на 8‑е сутки после перевивки опухолевого материала. При этом успешное приживление ксенографтов отмечалось у 21 мыши из 42, что составляет 50 %. Данные показатели являются довольно успешным результатом. Проведенный сравнительный гистологический анализ опухолевого материала от 3‑х пациентов показал сохранение PDX‑моделями первоначального гистотипа. Также нами была продемонстрирована идентичность полученных ксенографтов от 3‑х пациентов донорской опухоли в аспекте анализа наличия мутаций в гене EGFR, что доказывает ценность данных PDX‑моделей для использования для доклинических исследований веществ с потенциальной противоопухолевой активностью. В исследовании чувствительности полученных ксенографтов к цисплатину‑цитостатику, в ксенографтах, полученных от двух пациентов из 3‑х, наблюдалось статистически значимое замедление скорости роста по сравнению с контролем.

Заключение

Заключение. Созданные нами PDX‑модели могут быть рекомендованы в качестве тест‑систем для доклинических исследований эффективности новых фармакологических субстанций с потенциальной противоопухолевой активностью.

Purpose of the study

Purpose of the study. Was was the creation of a Patient Derived Xenograft (PDX) model of non‑small cell lung cancer in immunodeficient mice adapted to growth in immunodeficient mice.

Materials and methods

Materials and methods. The study was performed using the tumor material from 14 donors implanted subcutaneously to 132 immunodeficient Balb/c Nude mice. Xenografts were maintained until the third passage. PDXs in the third passage from 3 patients were used to assess the model sensitivity to cisplatin. A histological analysis and genetic tests for the presence of EGFR mutations were performed for donor tumors from 3 patients and the corresponding xenografts in the third passage.

Results

Results. We observed a noticeable PDX growth already on the 8th day after the tumor material implantation. Successful xenograft engraftment was noted in 21 of 42 mice (50 %), which were rather successful results. A comparative histological analysis of tumor material from 3 patients showed that the PDX models retained the original histotype. We also demonstrated the identity of the EGFR mutations in the established xenografts from 3 patients and the donor tumors, which proved the value of these PDX models for preclinical studies of substances with potential antitumor activity. The analysis of the xenograft sensitivity to cytostatic cisplatin showed a statistically significant decrease in the growth rate in the xenografts obtained from 2 out of 3 patients, in comparison with the control.

Conclusions

Conclusions. The created PDX models can be recommended as test systems for preclinical studies of the effectiveness of new pharmacological substances with potential antitumor activity.

немелкоклеточный рак легкогоплоскоклеточный ракаденокарциномаPatient Derived Xenograftмутациягистотипцисплатинnon-small cell lung cancersquamous cell carcinomaadenocarcinomaPatient Derived XenograftmutationhistotypecisplatinРабота выполнена в рамках государственного задания № 121031100253-3 «Изучение противоопухолевой активности фармакологических субстанций in vivo и in vitro».The study study was conducted as part of the state assignment No. 121031100253-3 "Study of antitumor activity of pharmacological substances in vivo and in vitro".ReferencesКит О. И., Франциянц Е. М., Меньшенина А. П., Миосеенко Т. И., Ушакова Н. Д., Попова Н. Н. и др. Роль плазмофереза и ксенонтерапии в коррекции острых последствий хирургической менопаузы у больных раком шейки матки. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016;(117):472–486.Kit OI, Frantsiyants EM, Menshenina AP, Moiseenko TI, Ushakova ND, Popova NN, et al. Role of plasmapheresis and xenon therapy in correcting the acute effects of surgical menopause in patients with cervical cancer. Polythematic Online Electronic Scientific Journal of the Kuban State Agrarian University. 2016;(117):472–486. (In Russ.).Тихонова С. Н., Розенко Д. А., Ушакова Н. Д., Попова Н. Н., Скопинцев А. М., Шульга А. В., и др. Оптимизация анестезиологической тактики в хирургическом лечении первично‑множественного немелкоклеточного рака лёгкого. Южно‑Российский онкологический журнал/ South Russian Journal of Cancer. 2021;2(2):42–49. https://doi.org/10.37748/2686‑9039‑2021‑2‑2‑5Tikhonova SN, Rozenko DA, Ushakova ND, Popova NN, Skopintsev AM, Shulga AV, et al. Optimization of anesthetic tactics in the surgical treatment of multiple primary non‑small cell lung cancer. South Russian Journal of Cancer. 2021;2(2):42–49. (In Russ.). https://doi.org/10.37748/2686‑9039‑2021‑2‑2‑5Трахтенберг А. Х., Колбанов К. И., Седых С. А. Особенности диагностики и лечения рака легкого. Пульмонология. 2008;(4):5–17. https://doi.org/10.18093/0869‑0189‑2008‑0‑4‑5‑17Trakhtenberg AK, Kolbanov KI, Sedykh SA. Character features of diagnosis and treatment of lung carcinoma. Pulmonologiya. 2008;(4):5–17. (In Russ.). https://doi.org/10.18093/0869‑0189‑2008‑0‑4‑5‑17Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394–424. https://doi.org/10.3322/caac.21492Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394–424. https://doi.org/10.3322/caac.21492National Cancer Institute. Cancer Stat Facts: Lung and Bronchus Cancer. 2019. Доступно по: https://seer.cancer.gov/statfacts/html/lungb.html, Дата обращения: 11.04.2022.National Cancer Institute. Cancer Stat Facts: Lung and Bronchus Cancer. 2019. Available at: https://seer.cancer.gov/statfacts/html/lungb.html, Accessed: 11.04.2022.Kit OI, Shikhlyarova AI, Maryanovskaya GY, Barsukova LP, Kuzmenko TS, Zhukova GV, et al. Theory of health: successful translation into the real life. General biological prerequisites. Cardiometry. 2015;(7):11–17. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2015.7.1117Kit OI, Shikhlyarova AI, Maryanovskaya GY, Barsukova LP, Kuzmenko TS, Zhukova GV, et al. Theory of health: successful translation into the real life. General biological prerequisites. Cardiometry. 2015;(7):11–17. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2015.7.1117Hidalgo M, Amant F, Biankin AV, Budinská E, Byrne AT, Caldas C, et al. Patient‑derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discov. 2014 Sep;4(9):998–1013. https://doi.org/10.1158/2159‑8290.CD‑14‑0001Hidalgo M, Amant F, Biankin AV, Budinská E, Byrne AT, Caldas C, et al. Patient‑derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discov. 2014 Sep;4(9):998–1013. https://doi.org/10.1158/2159‑8290.CD‑14‑0001Lee NP, Chan CM, Tung LN, Wang HK, Law S. Tumor xenograft animal models for esophageal squamous cell carcinoma. J Biomed Sci. 2018 Aug 29;25(1):66. https://doi.org/10.1186/s12929‑018‑0468‑7Lee NP, Chan CM, Tung LN, Wang HK, Law S. Tumor xenograft animal models for esophageal squamous cell carcinoma. J Biomed Sci. 2018 Aug 29;25(1):66. https://doi.org/10.1186/s12929‑018‑0468‑7Кит О. И., Колесников Е. Н., Максимов А. Ю., Протасова Т. П., Гончарова А. С., Лукбанова Е. А. Методы создания ортотопических моделей рака пищевода и их применение в доклинических исследованиях. Современные проблемы науки и образования. 2019;(2):96.Kit OI, Kolesnikov EN, Maksimov AYu, Protasova TP, Goncharova AS, Lukbanova EA. Methods of creation and application of orthotopic models of esophageal cancer in preclinical studies. Modern Problems of Science and Education. 2019;(2):96. (In Russ.).Williams SA, Anderson WC, Santaguida MT, Dylla SJ. Patient‑derived xenografts, the cancer stem cell paradigm, and cancer pathobiology in the 21st century. Lab Invest. 2013 Sep;93(9):970–982. https://doi.org/10.1038/labinvest.2013.92Williams SA, Anderson WC, Santaguida MT, Dylla SJ. Patient‑derived xenografts, the cancer stem cell paradigm, and cancer pathobiology in the 21st century. Lab Invest. 2013 Sep;93(9):970–982. https://doi.org/10.1038/labinvest.2013.92Anticancer Drug Development Guide: Preclinical Screening, Clinical Trials, and Approval. 2004. https://doi.org/10.1007/978‑1‑59259‑739‑0Anticancer Drug Development Guide: Preclinical Screening, Clinical Trials, and Approval. 2004. https://doi.org/10.1007/978‑1‑59259‑739‑0Qiu W, Su GH. Challenges and advances in mouse modeling for human pancreatic tumorigenesis and metastasis. Cancer Metastasis Rev. 2013 Jun;32(1–2):83–107. https://doi.org/10.1007/s10555‑012‑9408‑2Qiu W, Su GH. Challenges and advances in mouse modeling for human pancreatic tumorigenesis and metastasis. Cancer Metastasis Rev. 2013 Jun;32(1–2):83–107. https://doi.org/10.1007/s10555‑012‑9408‑2DeRose YS, Wang G, Lin Y‑C, Bernard PS, Buys SS, Ebbert MTW, et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nat Med. 2011 Oct 23;17(11):1514–1520. https://doi.org/10.1038/nm.2454DeRose YS, Wang G, Lin Y‑C, Bernard PS, Buys SS, Ebbert MTW, et al. Tumor grafts derived from women with breast cancer authentically reflect tumor pathology, growth, metastasis and disease outcomes. Nat Med. 2011 Oct 23;17(11):1514–1520. https://doi.org/10.1038/nm.2454Li S, Shen D, Shao J, Crowder R, Liu W, Prat A, et al. Endocrine‑therapy‑resistant ESR1 variants revealed by genomic characterization of breast‑cancer‑derived xenografts. Cell Rep. 2013 Sep 26;4(6):1116–1130. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.08.022Li S, Shen D, Shao J, Crowder R, Liu W, Prat A, et al. Endocrine‑therapy‑resistant ESR1 variants revealed by genomic characterization of breast‑cancer‑derived xenografts. Cell Rep. 2013 Sep 26;4(6):1116–1130. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.08.022Ledford H. US cancer institute to overhaul tumour cell lines. Nature. 2016 Feb 25;530(7591):391. https://doi.org/10.1038/nature.2016.19364Ledford H. US cancer institute to overhaul tumour cell lines. Nature. 2016 Feb 25;530(7591):391. https://doi.org/10.1038/nature.2016.19364Ji X, Chen S, Guo Y, Li W, Qi X, Yang H, et al. Establishment and evaluation of four different types of patient‑derived xenograft models. Cancer Cell Int. 2017;17:122. https://doi.org/10.1186/s12935‑017‑0497‑4Ji X, Chen S, Guo Y, Li W, Qi X, Yang H, et al. Establishment and evaluation of four different types of patient‑derived xenograft models. Cancer Cell Int. 2017;17:122. https://doi.org/10.1186/s12935‑017‑0497‑4Миндарь М. В., Лукбанова Е. А., Кит С. О., Анисимов А. Е., Егоров Г. Ю., Воловик В. Г. Значение иммунодефицитных мышей для экспериментальных и доклинических исследований в онкологии. Сибирский научный медицинский журнал. 2020;40(3):10–20. https://doi.org/10.15372/SSMJ20200302Mindar MV, Lukbanova EA, Kit SO, Anisimov AE, Egorov GYu, Volovik VG. Importance of immunodeficient mice for experimental and preclinical studies in oncology. Siberian Scientific Medical Journal. 2020;40(3):10–20. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SSMJ20200302Колесников Е. Н., Лукбанова Е. А., Ванжа Л. В., Максимов А. Ю., Кит С. О., Гончарова А. С. и др. Способ проведения наркоза у мышей Balb/c Nude при оперативных вмешательствах. Патент RU № 2712916, опубликовано 03.02.2020, Бюллютень № 4.Kolesnikov EN, Lukyanova EA, Vanzha LV, Maksimov AYu, Kit SO, Goncharova AS, et al. The method of anesthesia in Balb/c Nude mice during surgical interventions. Patent RU No. 2712916, published 03.02.2020, Bulletin No. 4. (In Russ.).Сакаева Д. Д., Гордиев М. Г. Основные механизмы резистентности к ингибиторам тирозинкиназы EGFR. Фарматека. 2017;(8(341)):59–65.Sakaeva DD, Gordiev MG. Basic mechanisms of resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors. Pharmateca. 2017;(8(341)):59–65. (In Russ.).Якунина Е. Ю., Мошев А. В., Модестов А. А. Определение мутации гена EGFR у пациентов с немелкоклеточным раком легкого. Сибирское медицинское обозрение. 2016;(5(101)):112–113.Yakunina EYu, Moshev AV, Modestov AA. Defining EGFR mutations for patients with non‑small cell lung cancer. Siberian Medical Review. 2016;(5(101)):112–113. (In Russ.).Morton CL, Houghton PJ. Establishment of human tumor xenografts in immunodeficient mice. Nat Protoc. 2007;2(2):247–250. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.25Morton CL, Houghton PJ. Establishment of human tumor xenografts in immunodeficient mice. Nat Protoc. 2007;2(2):247–250. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.25Marangoni E, Poupon M‑F. Patient‑derived tumour xenografts as models for breast cancer drug development. Curr Opin Oncol. 2014 Nov;26(6):556–561. https://doi.org/10.1097/CCO.0000000000000133Marangoni E, Poupon M‑F. Patient‑derived tumour xenografts as models for breast cancer drug development. Curr Opin Oncol. 2014 Nov;26(6):556–561. https://doi.org/10.1097/CCO.0000000000000133Jung J, Seol HS, Chang S. The Generation and Application of Patient‑Derived Xenograft Model for Cancer Research. Cancer Res Treat. 2018 Jan;50(1):1–10. https://doi.org/10.4143/crt.2017.307Jung J, Seol HS, Chang S. The Generation and Application of Patient‑Derived Xenograft Model for Cancer Research. Cancer Res Treat. 2018 Jan;50(1):1–10. https://doi.org/10.4143/crt.2017.307Ji X, Chen S, Guo Y, Li W, Qi X, Yang H, et al. Establishment and evaluation of four different types of patient‑derived xenograft models. Cancer Cell Int. 2017;17:122. https://doi.org/10.1186/s12935‑017‑0497‑4Ji X, Chen S, Guo Y, Li W, Qi X, Yang H, et al. Establishment and evaluation of four different types of patient‑derived xenograft models. Cancer Cell Int. 2017;17:122. https://doi.org/10.1186/s12935‑017‑0497‑4Zhang J, Jiang D, Li X, Lv J, Xie L, Zheng L, et al. Establishment and characterization of esophageal squamous cell carcinoma patient‑derived xenograft mouse models for preclinical drug discovery. Lab Invest. 2014 Aug;94(8):917–926. https://doi.org/10.1038/labinvest.2014.77Zhang J, Jiang D, Li X, Lv J, Xie L, Zheng L, et al. Establishment and characterization of esophageal squamous cell carcinoma patientderived xenograft mouse models for preclinical drug discovery. Lab Invest. 2014 Aug;94(8):917–926. https://doi.org/10.1038/labinvest.2014.77

The authors declare that there are no conflicts of interest present.