Jackson lab验证：PDX肿瘤移植大比拼，VitroGel水凝胶 VS Matrigel 基质胶

引言

患者来源的异种移植正在成为研究肿瘤行为和药物反应的前沿技术1。患者来源的异种移植（PDX）是通过从患者身上取出肿瘤样本，植入免疫抑制的小鼠宿主中，然后查询可能对患者具有治疗价值的细胞或分子特征而获得的。对 PDX 方法的热情很高，因为它不仅允许肿瘤在体内（在小鼠中）稳定持续存在，而且因为从一个小鼠宿主到其他宿主的连续移植提供了一个巨大的机会来长期检测肿瘤。在这种情况下，PDX 临床试验（PCTs）解决了单宿主情况下无法解决的药物耐药性问题。它们也被用于公共存储库的存档，如由国家癌症研究所（NCI）和杰克逊实验室维护的存储库，供多研究者使用。此外，PDX 的本质使其便于研究同一类型肿瘤之间的变异，甚至同一肿瘤内的异质性。 

尽管 PDX 技术具有很大的前景和实用性，但异种移植过程本身仍存在一些实际挑战。主要的障碍包括不稳定的细胞制备和移植排斥。通常，来自患者的样本——这可能来自活检、原发性肿瘤组织、转移性肿瘤组织或血液或淋巴循环肿瘤细胞——悬浮在动物衍生的基质（Matrigel）中，以增强实际注射到宿主中的过程。然而，对聚集、聚集或其他粘度问题的恐惧可能导致临床医生避免将悬浮液保持在冰上，这要求在样本制备和注射到小鼠之间的时间很短。此外，许多非无外源性物质（非动物源）水凝胶引发了注射时会产生不良反应的担忧。如果用于异种移植的水凝胶没有这些并发症，临床医生将显著提高 PDX 分析的效率。

* AB-ECM，animal base-ECM，动物来源的基质胶

因此，在这里使用肺癌细胞系统对无外源性物质的水凝胶和基于动物的水凝胶进行了 PDX 比较。特别是，将 TheWell Bioscience 的 VitroGel 水凝胶基质（VHM01）的特性和易用性与 Matrigel 和纯盐水溶液在 PDX 背景下的异种移植应用进行了并排比较。请参见图 1 了解协议概述。  

图1. VitroGel 使用方法

在这项研究中，使用 Matrigel、VitroGel 或PBS作为可注射载体介质，将 PDX 模型 TM00244 细胞悬浮液异种移植到 NSG TM scid 小鼠中。选择的 PDX 模型是 TM00244，这是一种来自 62 岁白人女性的原发性恶性 2 期肺鳞状细胞癌。结果表明，与 Matrigel 相比，VitroGel 水凝胶基质可以支持更高的肿瘤形成率和快速的细胞生长动力学。  

材料和方法

将基因型为 NOD.Cg-Prkdc^scid Il2rg^tm1Wjl/SzJ 的 NSG^TM scid 小鼠异种移植到 PDX 模型 TM00244 细胞中，该细胞悬浮在 Matrigel、VitroGel 或盐水中。将 1cm*3 的肿瘤碎片在 DPBS 中用研钵和杵研磨。通过 19G 针头和注射器进一步分散细胞。重悬体积为 500μL。然后，将 200μL 的载体凝胶（或盐水）与 100μL 的肿瘤悬浮液在室温下混合。15 分钟后，将 50μL 注射到小鼠中（每个处理 N = 3）。 每周使用标准卡尺方法测量肿瘤 8 周。通过单因素方差分析和多重比较分析治疗方案（载体凝胶）之间的肿瘤大小差异，以确定统计学意义。  

结果

注射悬浮在 VitroGel 中的细胞进行得很顺利。在注射当天的观察中，“仅肿瘤”（PBS）和“肿瘤和 Matrigel”小鼠在注射部位似乎有变暗和瘀伤。相比之下，注射“肿瘤和 VitroGel”的小鼠在注射部位没有显示任何变暗或瘀伤。 重要的是，注射 VitroGel 的小鼠在实验的 8 周期间肿瘤生长异常良好（图 2A）。生长在 3 周后加速，并在 6 周时达到峰值大小。在 8 周时间点，VitroGel 支持的注射的肿瘤大小明显大于仅在 Matrigel 或盐水中支持的肿瘤大小（图 2B）。当将 Matrigel 与盐水溶液进行比较时，肿瘤生长没有显著差异。  

图 2. 不同注射载体的肺 PDX 模型肿瘤生长比较。A. 使用 VitroGel 水凝胶（绿色三角形）、Matrigel（红色正方形）或无凝胶（盐水溶液；蓝色圆圈）注射 PDX 后肿瘤生长的时间过程；B. 通过单因素方差分析和多重比较分析肿瘤大小的统计学意义。每个点代表一只治疗小鼠。**P < 0.003；ns = 不显著。 

总体而言，可以得出结论，在一致性和易用性方面，VitroGel 支持的注射明显优于 Matrigel 或盐水溶液。通过在肺癌 PDX 样本中重复三次测量肿瘤生长的维持情况，VitroGel 优于 Matrigel。Matrigel 是基于动物的，含有约 2,000 种未定义的化合物。该系统具有已知的批间不一致性，因此不太能够支持临床应用，并且对于高通量和实验室自动化来说具有挑战性。VitroGel 没有这些问题。它在与细胞样本混合后也能在较长时间内保持稳定，无需急于将患者的样本送到 PDX 宿主中。在 VitroGel 辅助下注射后在宿主中生长的肿瘤显示出强大的长期生长，明显优于 Matrigel 所见。 

更多关于VitroGel水凝胶

TheWell Bioscience的VitroGel是动植物基细胞外基质（ECM）的优越替代品，作为可注射载体用于异种移植物、靶向递送、控制释放和组织工程细胞治疗。作为高效水凝胶系统，VitroGel 能将细胞/组织携带到目标注射部位，并保持在注射位置的出色细胞保留，并在递送后支持细胞生长。不同于需要精细冷温度操作的动物基细胞外基质，VitroGel 是易于使用的水凝胶解决方案，操作设置和细胞/化合物水凝胶混合物在室温下进行。简单、快速、便利的准备设置之后，它准备好注射，并在室温或37°C下保持数小时的可注射状态。 

由于VitroGel 具有可以保持出色注射状态（可逆溶胶-凝胶转变状态）的独特流变特性，可在与细胞混合后数小时内继续注射，而无需担心针头堵塞。这种无异物的生物功能水凝胶系统还有许多其他优点。在动物安全研究期间，VitroGel 展示出无毒或炎症反应的生物相容性。研究人员可以充分控制 ECM 补充剂以优化和促进细胞生长。此外，VitroGel 不受供应链问题约束，并具有批次一致性生产，以实现可重复使用的批次。  

链接到使用的产品

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

参考文献

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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