Экспериментальный подход к получению подкожного ксенографта немелкоклеточного рака легкого

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

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

1. Кит 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.

2. 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/10.37748/2686‑9039‑2021‑2‑2‑5

3. Трахтенберг А. Х., Колбанов К. И., Седых С. А. Особенности диагностики и лечения рака легкого. Пульмонология. 2008;(4):5–17. https://doi.org/10.18093/0869‑0189‑2008‑0‑4‑5‑17

4. Bray 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.21492

5. National 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.

6. 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.2015.7.1117

7. Hidalgo 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‑14‑0001

8. Lee 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/s12929‑018‑0468‑7

9. Кит 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.

10. 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.2013.92

11. Anticancer Drug Development Guide: Preclinical Screening, Clinical Trials, and Approval. 2004. https://doi.org/10.1007/978‑1‑59259‑739‑0

12. Qiu 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/s10555‑012‑9408‑2

13. DeRose 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.2454

14. Li 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.2013.08.022

15. Ledford H. US cancer institute to overhaul tumour cell lines. Nature. 2016 Feb 25;530(7591):391. https://doi.org/10.1038/nature.2016.19364

16. Ji 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/s12935‑017‑0497‑4

17. Миндарь 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/SSMJ20200302

18. Колесников 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.

19. Сакаева Д. Д., Гордиев М. Г. Основные механизмы резистентности к ингибиторам тирозинкиназы EGFR. Фарматека. 2017;(8(341)):59–65.

20. 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.

21. 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.2007.25

22. Marangoni 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.0000000000000133

23. Jung 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.2017.307

24. Ji 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/s12935‑017‑0497‑4

25. Zhang 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.2014.77