Сравнительная характеристика ортотопической и гетеротопической моделей in vivo рака молочной железы человека

Цель исследования. Оценка приживления и динамики роста ксенографтов рака молочной железы (РМЖ) при ортотопической и подкожной инъекции с использованием различных типов биологического материала, а также разработка адекватной модели РМЖ для дальнейших исследований.

Материалы и методы. Использовали дезагрегированный фрагмент опухоли, полученной от пациентки, паспортизированную клеточную линию РМЖ ВТ20 – карцинома молочной железы человека; первичную клеточную линию карциномы молочной железы человека. В качестве животных-реципиентов использовали самок иммунодефицитных мышей линии Balb/c Nude в количестве 36 голов. В работе были разработаны подкожные и ортотопические модели РМЖ. Наблюдали рост опухоли в течение 28 суток с момента инъекции и осуществляли замеры опухолевых узлов 2 раза в неделю до конца эксперимента. Результаты оценивали с использованием медианы и процентилей. Для оценки достоверности различий использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.

Результаты. В ходе данной работы была определена динамика роста опухолевых узлов при инъекции в различные сайты. Наиболее успешной, при подкожной инъекции, являлась инъекция опухолевых клеток, паспортизированной линии ВТ20. На момент окончания эксперимента медиана опухолевых узлов данной группы составила 100,32 мм³. При анализе динамики роста опухоли при ортотопической инъекции опухолевого материала было выявлено, что в медиана объема опухолевых узлов в группе с паспортизированной культурой клеток ВТ20 и первичной культурой клеток достигала сходных значений – 149,22 и 148,25 мм³. Было выявлено, что как при инъекции клеточных линий, так и клеточной суспензии опухолевые узлы достигали значимо большего объема при ортотопической инъекции.

Заключение. Нами была получена опухолевая модель РМЖ при различных способах имплантации материала и с возможностью дальнейшего использования при тестировании новых фармакологических субстанций.

1. Шахзадова А. О., Старинский В. В., Лисичникова И. В. Состояние онкологической помощи населению России в 2022 году. Сибирский онкологический журнал. 2023;22(5):5–13. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2023-22-5-5-13, EDN: PESHHL

2. Zeng L, Li W, Chen CS. Breast cancer animal models and applications. Zool Res. 2020 Sep 18;41(5):477–494. https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2020.095

3. Lee RS, Sad K, Fawwal DV, Spangle JM. Emerging Role of Epigenetic Modifiers in Breast Cancer Pathogenesis and Therapeutic Response. Cancers (Basel). 2023 Aug 7;15(15):4005. https://doi.org/10.3390/cancers15154005

4. Rajagopal K, Kalusalingam A, Bharathidasan AR, Sivaprakash A, Shanmugam K, Sundaramoorthy M, et al. In Silico Drug Design of Anti-Breast Cancer Agents. Molecules. 2023 May 18;28(10):4175. https://doi.org/10.3390/molecules28104175

5. Chan J, Wang X, Turner JA, Baldwin NE, Gu J. Breaking the paradigm: Dr Insight empowers signature-free, enhanced drug repurposing. Bioinformatics. 2019 Aug 15;35(16):2818–2826. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btz006

6. Ma J, Wang J, Ghoraie LS, Men X, Haibe-Kains B, Dai P. A Comparative Study of Cluster Detection Algorithms in Protein-Protein Interaction for Drug Target Discovery and Drug Repurposing. Front Pharmacol. 2019;10:109. https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00109

7. Zhou H, Liu H, Yu Y, Yuan X, Xiao L. Informatics on Drug Repurposing for Breast Cancer. Drug Des Devel Ther. 2023;17:1933– 1943. https://doi.org/10.2147/DDDT.S417563

8. Centonze M, Di Conza G, Lahn M, Fabregat I, Dituri F, Gigante I, et al. Autotaxin inhibitor IOA-289 reduces gastrointestinal cancer progression in preclinical models. J Exp Clin Cancer Res. 2023 Aug 8;42(1):197. https://doi.org/10.1186/s13046-023-02780-4

9. Gao X, Yourick JJ, Sprando RL. Toxicological applications of human induced pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like cells: an updated review. J Toxicol Sci. 2023;48(8):441–456. https://doi.org/10.2131/jts.48.441

10. Pellegrino B, Herencia-Ropero A, Llop-Guevara A, Pedretti F, Moles-Fernández A, Viaplana C, et al. Preclinical In Vivo Validation of the RAD51 Test for Identification of Homologous Recombination-Deficient Tumors and Patient Stratification. Cancer Res. 2022 Apr 15;82(8):1646–1657. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-21-2409

11. Singhal SS, Garg R, Mohanty A, Garg P, Ramisetty SK, Mirzapoiazova T, et al. Recent Advancement in Breast Cancer Research: Insights from Model Organisms-Mouse Models to Zebrafish. Cancers (Basel). 2023 May 29;15(11):2961. https://doi.org/10.3390/cancers15112961

12. Кит С. О., Максимов А. Ю., Гончарова А. С., Колесников Е. Н., Санамянц С. В., Кациева Т. Б. и др. Особенности роста пациентоподобных подкожных и ортотопических ксенографтов кардиоэзофагеального рака человека на иммунодефицитных мышах. Современные проблемы науки и образования. 2020;(2):90. https://doi.org/10.17513/spno.29573, EDN: OWIDSM

13. Зибиров Р. Ф., Мозеров С. А. Характеристика клеточного микроокружения опухоли. Онкология. Журнал им. П. А. Герцена. 2018;7(2):67–72. https://doi.org/10.17116/onkolog20187267-72

14. Chen S, Du Y, Guan XY, Yan Q. The current status of tumor microenvironment and cancer stem cells in sorafenib resistance of hepatocellular carcinoma. Front Oncol. 2023;13:1204513. https://doi.org/10.3389/fonc.2023.1204513

15. Zhang Y, Lv N, Li M, Liu M, Wu C. Cancer-associated fibroblasts: tumor defenders in radiation therapy. Cell Death Dis. 2023 Aug 22;14(8):541. doi.org/10.1038/s41419-023-06060-z

16. Pastushenko I, Brisebarre A, Sifrim A, Fioramonti M, Revenco T, Boumahdi S, et al. Identification of the tumour transition states occurring during EMT. Nature. 2018 Apr;556(7702):463–438. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0040-3

17. Kuburich NA, Sabapathy T, Demestichas BR, Maddela JJ, den Hollander P, Mani SA. Proactive and reactive roles of TGF-β in cancer. Semin Cancer Biol. 2023 Oct;95:120–139. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2023.08.002

18. Qin Y, Peng F, Ai L, Mu S, Li Y, Yang C, et al. Tumor-infiltrating B cells as a favorable prognostic biomarker in breast cancer: a systematic review and meta-analysis. Cancer Cell Int. 2021 Jun 12;21(1):310. https://doi.org/10.1186/s12935-021-02004-9

19. Lindner S, Dahlke K, Sontheimer K, Hagn M, Kaltenmeier C, Barth TFE, et al. Interleukin 21-induced granzyme B-expressing B cells infiltrate tumors and regulate T cells. Cancer Res. 2013 Apr 15;73(8):2468–2479. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-12-3450

20. Liu X, Li X, Wei H, Liu Y, Li N. Mast cells in colorectal cancer tumour progression, angiogenesis, and lymphangiogenesis. Front Immunol. 2023;14:1209056. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1209056

21. Nail HM, Chiu CC, Leung CH, Ahmed MMM, Wang HMD. Exosomal miRNA-mediated intercellular communications and immunomodulatory effects in tumor microenvironments. J Biomed Sci. 2023 Aug 21;30(1):69. https://doi.org/10.1186/s12929-023-00964-w

22. Krbal L, Soukup J, Stanislav J, Hanusova V. Derivation and basic characterization of colorectal carcinoma primary cell lines. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub. 2017 Dec;161(4):360–368. https://doi.org/10.5507/bp.2017.040

23. Тимофеева С. В., Филиппова С. Ю., Ситковская А. О., Гненная Н. В., Межевова И. В., Шамова Т. В. и др. Биоресурсная коллекция клеточных линий и первичных опухолей ФГБУ НМИЦ онкологии Минздрава России. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022;21(11):3397. https://doi.org/10.15829/1728-8800-2022-3397

24. Janik K, Popeda M, Peciak J, Rosiak K, Smolarz M, Treda C, et al. Efficient and simple approach to in vitro culture of primary epithelial cancer cells. Biosci Rep. 2016 Dec;36(6):e00423. https://doi.org/10.1042/BSR20160208

25. Nishikata T, Ishikawa M, Matsuyama T, Takamatsu K, Fukuhara T, Konishi Y. Primary culture of breast cancer: a model system for epithelial-mesenchymal transition and cancer stem cells. Anticancer Res. 2013 Jul;33(7):2867–2873.

26. Charni-Natan M, Goldstein I. Protocol for Primary Mouse Hepatocyte Isolation. STAR Protoc. 2020 Sep 18;1(2):100086. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2020.100086

27. Damm G, Schicht G, Zimmermann A, Rennert C, Fischer N, Kießig M, et al. Effect of glucose and insulin supplementation on the isolation of primary human hepatocytes. EXCLI J. 2019;18:1071–1091. https://doi.org/10.17179/excli2019-1782

28. Skarkova V, Krupova M, Vitovcova B, Skarka A, Kasparova P, Krupa P, et al. The Evaluation of Glioblastoma Cell Dissociation and Its Influence on Its Behavior. Int J Mol Sci. 2019 Sep 18;20(18):4630. https://doi.org/10.3390/ijms20184630

29. Kapałczyńska M, Kolenda T, Przybyła W, Zajączkowska M, Teresiak A, Filas V, et al. 2D and 3D cell cultures – a comparison of different types of cancer cell cultures. Arch Med Sci. 2018 Jun;14(4):910–919. https://doi.org/10.5114/aoms.2016.63743

30. Long Y, Xie B, Shen HC, Wen D. Translation Potential and Challenges of In Vitro and Murine Models in Cancer Clinic. Cells. 2022 Nov 30;11(23):3868. https://doi.org/10.3390/cells11233868