NCI-H69 Small Cell Lung Cancer Model: Applications and Protocols

NCI-H69 โมเดลมะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็ก: การประยุกต์ใช้และระเบียบวิธี

มะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็ก (SCLC) เป็นมะเร็งชนิดร้ายแรงที่มีลักษณะเป็นเนื้องอกของเซลล์ประสาทและต่อมไร้ท่อ ซึ่งมีการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว การแพร่กระจายไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกายในระยะแรก และการตอบสนองต่อการรักษาด้วยเคมีบำบัดในระยะแรกก่อนที่จะกลับมาเป็นซ้ำอย่างไม่อาจหลีกเลี่ยงได้สายเซลล์ NCI-H69 ซึ่งสร้างขึ้นจากผู้ป่วยที่เป็น SCLC เป็นแบบจำลองที่มีลักษณะเฉพาะอย่างดี แสดงลักษณะของ SCLC แบบคลาสสิก รวมถึงการแสดงออกของเครื่องหมายเนื้องอกต่อมไร้ท่อ รูปร่างการเจริญเติบโตแบบแขวนลอย และรูปแบบความไวต่อเคมีบำบัดที่เป็นลักษณะเฉพาะ สายเซลล์นี้ได้มีส่วนช่วยอย่างมากในการวิจัย SCLC และยังคงเป็นแบบจำลองหลักสำหรับการศึกษาชีววิทยาของโรคและกลยุทธ์การรักษา

ประเด็นสำคัญ

• เซลล์ NCI-H69 แสดงลักษณะของ SCLC แบบคลาสสิก รวมถึงการแยกตัวเป็นเซลล์ประสาทและต่อมไร้ท่อ และการยับยั้งการทำงานของ RB1/TP53
• สายเซลล์แสดงให้เห็นถึงความไวต่อแพลทินัม-เอโทโพไซด์ในระยะแรก ตามด้วยการพัฒนาความดื้อรั้นเมื่อสัมผัสเป็นเวลานาน
• การเจริญเติบโตในวัฒนธรรมแบบแขวนลอยเป็นกลุ่มลักษณะเฉพาะที่สะท้อนโครงสร้างของเนื้องอก SCLC
• NCI-H69 ช่วยให้สามารถศึกษาเส้นทางการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ประสาทต่อต่อมไร้ท่อและเป้าหมายการรักษาที่เป็นไปได้
• แบบจำลองซีโนกราฟต์ที่ใช้ NCI-H69 สามารถจำลองพลวัตการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของ SCLC ได้

การจำแนกลักษณะทางโมเลกุลของ NCI-H69

NCI-H69 ถูกสร้างขึ้นจากต่อมน้ำเหลืองที่มีการแพร่กระจายของมะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็กขั้นรุนแรงในผู้ป่วยรายหนึ่ง สายพันธุ์เซลล์นี้แสดงลักษณะทางโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ของ SCLC รวมถึงการยับยั้งการทำงานของยีน RB1 และ TP53 ซึ่งเป็นยีนกดการเกิดมะเร็งในทั้งสองอัลลีล ซึ่งเป็นสิ่งที่พบได้เกือบทุกกรณีในเนื้องอก SCLC พื้นฐานทางพันธุกรรมนี้ส่งผลให้เกิดการแบ่งตัวที่รวดเร็วผิดปกติและความไม่เสถียรของจีโนม ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะที่พบในมะเร็งชนิดนี้

การแยกแยะทางระบบประสาทและต่อมไร้ท่อเป็นลักษณะเด่นของชีววิทยาของ SCLC ที่จำลองได้ในเซลล์ NCI-H69 สายพันธุ์นี้แสดงออกถึงตัวบ่งชี้ทางระบบประสาทและต่อมไร้ท่อแบบคลาสสิก รวมถึงโครโมกรานิน เอ, ซินแนปโตฟิสซิน และโมเลกุลยึดเกาะเซลล์ประสาท (NCAM/CD56)การวิเคราะห์โปรไฟล์ของปัจจัยการถอดรหัสเผยให้เห็นการแสดงออกของ ASCL1 (achaete-scute homolog 1) ซึ่งจัดให้ NCI-H69 อยู่ในกลุ่มย่อยทางโมเลกุล SCLC-A ที่มีลักษณะเฉพาะคือการเจริญเติบโตสูงของระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ

เซลล์ NCI-H69มีให้บริการสำหรับการวิจัย SCLC โมเดล SCLCเสริมประกอบด้วยเซลล์ NCI-H82ซึ่งเป็นตัวแทนของชนิดย่อย SCLC ที่มีการแสดงออกของเครื่องหมายเนื้องอกประสาทต่อมลดลงเซลล์ NCI-H146 และเซลล์ NCI-H209ให้โมเดล SCLC แบบดั้งเดิมเพิ่มเติมในขณะที่เซลล์ NCI-H446มีการเพิ่มจำนวนยีน MYC ซึ่งส่งผลต่อความไวต่อการรักษา

ระเบียบปฏิบัติในการระงับการดำเนินการ

NCI-H69 เติบโตเป็นกลุ่มเซลล์ลอยตัวแทนที่จะเป็นชั้นเดียวที่เกาะติดกัน ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเนื้องอก SCLC การเจริญเติบโตแบบแขวนลอยนี้ต้องการโปรโตคอลการเพาะเลี้ยงที่ปรับเปลี่ยนเมื่อเทียบกับสายพันธุ์เซลล์มะเร็งปอดที่เกาะติด การเข้าใจสภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมที่สุดจะช่วยให้มั่นใจในพฤติกรรมของเซลล์ที่สม่ำเสมอในการประยุกต์ใช้งานทดลองต่างๆ

การเพาะเลี้ยงเซลล์มาตรฐาน NCI-H69 ใช้สื่ออาหาร RPMI 1640 เสริมด้วยเซรั่มจากเลือดวัวอ่อน 10% เพนนิซิลลิน-สเตียโรมัยซิน 1% และแอล-กลูตามีน 2 มิลลิโมลาร์ เซลล์จะก่อตัวเป็นกลุ่มสามมิติที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 50-200 ไมโครเมตรในระหว่างการเจริญเติบโตปกติขนาดกลุ่มที่มากเกินไปบ่งชี้ถึงสภาพการเพาะเลี้ยงที่ไม่เหมาะสมหรือการเพาะเลี้ยงเป็นเวลานานโดยไม่มีการผ่านรุ่น การผ่านรุ่นอย่างสม่ำเสมอทุก 2-3 วันจะช่วยให้คงรูปทรงของกลุ่มและการเจริญเติบโตที่เหมาะสม

RPMI 1640 Mediumเป็นอาหารเลี้ยงเซลล์พื้นฐานมาตรฐานสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ NCI-H69 นักวิจัยบางรายอาจเติมบัฟเฟอร์ HEPES เพื่อเพิ่มความเสถียรของค่า pH ระหว่างการจัดการอาหารเลี้ยงเซลล์ Ham's F12เมื่อใช้ร่วมกับอาหารอื่นอาจช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของซับโคลนที่มีความต้องการทางโภชนาการเฉพาะFreeze Medium CM-1เหมาะสำหรับการแช่แข็งเก็บรักษาสต็อกเซลล์ที่มีการระบุลักษณะไว้แล้ว โดยคงประวัติการผ่านรุ่นให้คงเดิม

การวิเคราะห์ความไวต่อเคมีบำบัด

NCI-H69 แสดงรูปแบบการตอบสนองที่เป็นลักษณะเฉพาะของ SCLC ซึ่งมีความไวต่อเคมีบำบัดในช่วงแรกตามด้วยการดื้อยาที่เกิดภายหลัง การรักษาด้วยยาผสมแพลตตินัม-เอโทโพไซด์ ซึ่งเป็นมาตรฐานการรักษา SCLC ในระยะแรก ได้แสดงความเป็นพิษต่อเซลล์อย่างชัดเจนในเซลล์ NCI-H69 ที่ยังไม่เคยได้รับการรักษา โดยมีค่า IC50 อยู่ในช่วงที่สามารถบรรลุได้ทางคลินิก ความไวต่อยาดังกล่าวทำให้ NCI-H69 เหมาะสมสำหรับการประเมินประสิทธิภาพของยาชนิดใหม่ในฐานะทางเลือกหรือเสริมในการรักษาด้วยเคมีบำบัดมาตรฐาน

การดื้อยาต่อสารประกอบแพลทินัมสามารถเกิดขึ้นได้จากการได้รับยาเป็นเวลานานหรือจากการคัดเลือกประชากรย่อยที่รอดชีวิต ชนิด NCI-H69/R เป็นเซลล์ NCI-H69 ที่ดื้อต่อซิสพลาติน ซึ่งช่วยให้สามารถศึกษาเชิงกลไกของการพัฒนาการดื้อยาได้ การเปรียบเทียบระหว่างเซลล์ต้นกำเนิดกับเซลล์ที่ดื้อยาช่วยระบุยีนและเส้นทางที่ควบคุมการดื้อยาเคมีบำบัด

ยาที่มุ่งเป้าไปที่ทอโพไอโซเมอเรส รวมถึงเอโทโพไซด์และโทโพเทคาน แสดงประสิทธิภาพต่อเซลล์ NCI-H69 อิริโนเทคานและสารเมตาบอไลต์ที่มีฤทธิ์ SN-38 แสดงฤทธิ์ในสายพันธุ์ที่ดื้อต่อแพลทินัม ซึ่งสอดคล้องกับการใช้ยาอิริโนเทคานในผู้ป่วยมะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็กที่กลับเป็นซ้ำ การศึกษาการผสมผสานระหว่างตัวยับยั้งทอโพไอโซเมอเรสชนิดใหม่กับสารทำลายดีเอ็นเอให้ข้อมูลสำหรับการพัฒนาแนวทางการรักษาทางคลินิก

การประเมินการบำบัดแบบมุ่งเป้า

ความสำเร็จที่จำกัดของการบำบัดแบบมุ่งเป้าใน SCLC สะท้อนถึงการขาดการกลายพันธุ์ของยีนที่ขับเคลื่อนการเกิดมะเร็งที่สามารถใช้ยาได้เทียบเท่ากับ EGFR หรือ ALK ใน NSCLC อย่างไรก็ตาม NCI-H69 ช่วยให้สามารถประเมินแนวทางการมุ่งเป้าที่ใช้ประโยชน์จากจุดอ่อนเฉพาะของ SCLC ได้ การแสดงออกของ DLL3 (Delta-like ligand 3) บนเซลล์ NCI-H69 สนับสนุนการพัฒนาแอนติบอดี-ยาที่เชื่อมต่อกันและตัวจับเซลล์ T แบบสองเป้าหมายที่มุ่งเป้าไปที่เครื่องหมายเนื้องอกระบบประสาทนี้

ตัวยับยั้งออโรราไคเนสแสดงกิจกรรมต่อเซลล์ไลน์ของ SCLC รวมถึง NCI-H69 โดยอาศัยความไม่เสถียรทางพันธุกรรมและข้อบกพร่องของจุดตรวจสอบไมโทซิส การขยายตัวของตระกูล MYC ซึ่งพบในบางส่วนของเนื้องอก SCLC สร้างการพึ่งพาเส้นทางที่ควบคุมโดย MYC ซึ่งสามารถโจมตีได้ผ่านการยับยั้ง CDK7/9 หรือตัวยับยั้ง BET bromodomain NCI-H69 ช่วยให้สามารถประเมินกลยุทธ์เป้าหมายที่กำลังเกิดขึ้นใหม่เหล่านี้ได้

ตัวยับยั้ง PARP แสดงฤทธิ์เพียงเล็กน้อยเมื่อใช้เดี่ยวใน SCLC แต่สามารถเสริมฤทธิ์กับเคมีบำบัดที่ทำลาย DNA ในเซลล์ NCI-H69 เหตุผลในการใช้ร่วมกันนี้เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA ที่บกพร่องใน SCLC ซึ่งเกิดจากการสูญเสีย RB1/TP53 อย่างแพร่หลาย การทดลองทางคลินิกที่ประเมินการใช้ยาร่วมกันของ PARP inhibitor ใน SCLC กำลังดำเนินการอยู่ โดยอาศัยหลักฐานจากการทดลองในสัตว์และแบบจำลองที่เกี่ยวข้อง

การประยุกต์ใช้การวิจัยภูมิคุ้มกันบำบัด

ตัวยับยั้งจุดตรวจภูมิคุ้มกัน (Immune checkpoint inhibitors) ได้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในการยืดอายุการรอดชีวิตในผู้ป่วยมะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็ก (SCLC) ที่อยู่ในระยะลุกลามมาก ส่งผลให้ยาเอเทโซลิซูแมบ (atezolizumab) และดูร์วาลูแมบ (durvalumab) ได้รับการอนุมัติให้ใช้ร่วมกับเคมีบำบัด NCI-H69 ช่วยให้สามารถศึกษาวิถีการออกฤทธิ์ของภูมิคุ้มกันบำบัดและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในชีววิทยาของ SCLC การแสดงออกของ PD-L1 บนเซลล์ NCI-H69 สนับสนุนการศึกษาผลกระทบของตัวยับยั้งจุดตรวจต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างเนื้องอกกับระบบภูมิคุ้มกัน

ระบบเพาะเลี้ยงร่วมที่รวม NCI-H69 กับเซลล์ผู้ตอบสนองภูมิคุ้มกันจำลองพลวัตของเนื้องอกและภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันเซลล์ THP-1ที่แยกตัวเป็นแมคโครฟาจให้แบบจำลองเซลล์ไมอีลอยด์ในขณะที่เซลล์ Jurkat E6.1ช่วยให้สามารถศึกษาการโต้ตอบของเซลล์ Tเซลล์ K562สนับสนุนการทดสอบความเป็นพิษของเซลล์ NK ที่ประเมินการกำหนดเป้าหมายภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของเซลล์ SCLC

แนวทางการบำบัดด้วยเซลล์ CAR-T ที่มุ่งเป้าไปที่ DLL3 และแอนติเจนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ SCLC สามารถประเมินได้โดยใช้เซลล์ NCI-H69 เป็นเซลล์เป้าหมาย การแสดงออกของ DLL3 ในระดับสูงบนเซลล์ NCI-H69 ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมบวกสำหรับการพัฒนา CAR-T ที่มุ่งเป้าไปที่ DLL3 การประเมินประสิทธิภาพของ CAR-T การปล่อยไซโตไคน์ และการคงอยู่ของเซลล์ T ในการเพาะเลี้ยงร่วมกับ NCI-H69 จะให้ข้อมูลสำหรับการพัฒนาทางคลินิก

การพัฒนาแบบจำลองการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อจากสิ่งมีชีวิตต่างสายพันธุ์

เซลล์ NCI-H69 สามารถสร้างเนื้องอกในหนูที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่องได้ โดยมีลักษณะการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ SCLC การปลูกถ่ายใต้ผิวหนังช่วยให้สามารถวัดปริมาตรของเนื้องอกและประเมินประสิทธิภาพของยาได้ การฉีดเข้าทางหลอดเลือดดำทำให้เกิดการแพร่กระจายของมะเร็งไปทั่วร่างกาย ซึ่งจำลองการแพร่กระจายของมะเร็งที่พบในผู้ป่วย SCLC ในทางคลินิก

การศึกษาการปลูกถ่ายอวัยวะยืนยันการสังเกตความไวต่อยาในหลอดทดลองและประเมินความสัมพันธ์ระหว่างเภสัชจลนศาสตร์และเภสัชพลศาสตร์ในบริบทของสิ่งมีชีวิต การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของการปลูกถ่ายอวัยวะ NCI-H69 ช่วยให้สามารถตรวจจับผลกระทบของยาได้อย่างไว แต่ต้องการการติดตามผลอย่างสม่ำเสมอและการกำหนดตารางการรักษาอย่างแม่นยำ จุดสิ้นสุดของการชะลอการเจริญเติบโตของเนื้องอกและการรอดชีวิตประเมินประสิทธิภาพของยาที่เป็นตัวเลือก

การเปรียบเทียบเนื้องอก xenograft ของ NCI-H69 กับแบบจำลอง PDX ที่ได้จากผู้ป่วย (PDX) จากผู้ป่วย SCLC ยืนยันผลการค้นพบในระบบแบบจำลองต่างๆ แบบจำลอง PDX รักษาความหลากหลายของเนื้องอกของผู้ป่วยได้ดีกว่า แต่ต้องใช้ทรัพยากรมากกว่า การผสมผสานระหว่างแบบจำลองเซลล์ไลน์และ PDX ช่วยเสริมหลักฐานก่อนคลินิกที่สนับสนุนการพัฒนาทางคลินิก

การประกันคุณภาพในการวิจัย SCLC

สต็อกเซลล์ NCI-H69 ที่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องและปราศจากการปนเปื้อนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวิจัย SCLC ที่ทำซ้ำได้การตรวจสอบความถูกต้องของสายพันธุ์เซลล์ผ่านการวิเคราะห์ STR ช่วยยืนยันตัวตนของ NCI-H69 และแยกแยะออกจากสายพันธุ์เซลล์ SCLC อื่น ๆ ในห้องปฏิบัติการ การตรวจสอบนี้ควรดำเนินการก่อนเริ่มโครงการวิจัยที่สำคัญและควรทำเป็นระยะ ๆ ระหว่างการเพาะเลี้ยงที่ยาวนาน

การทดสอบเชื้อไมโคพลาสมาช่วยป้องกันผลกระทบที่สับสนจากการปนเปื้อนต่อการศึกษาความไวต่อยาและการแสดงออกของยีน เซลล์ NCI-H69 ที่ติดเชื้อไมโคพลาสมาอาจแสดงการเปลี่ยนแปลงในพลวัตการเจริญเติบโตและโปรไฟล์การตอบสนองต่อยา การทดสอบเป็นประจำตลอดระยะเวลาการทดลองช่วยรักษาความสมบูรณ์ของวัฒนธรรมเซลล์

การบันทึกหมายเลขรุ่นการเพาะเลี้ยงช่วยให้สามารถประเมินการแปรผันทางพันธุกรรมที่อาจเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ในช่วงเวลาการเพาะเลี้ยงที่ยาวนานได้ สต็อกเซลล์รุ่นแรก ๆ จะคงลักษณะเฉพาะของเนื้องอกต้นกำเนิดไว้ได้ใกล้เคียงกับต้นฉบับมากกว่า ธนาคารเซลล์ที่เก็บรักษาด้วยวิธีแช่แข็งในหลายรุ่นจะช่วยให้สามารถนำเซลล์กลับไปยังรุ่นแรก ๆ ได้เมื่อพบการแปรผันที่ชัดเจน

สรุป

NCI-H69 เป็นแบบจำลองที่มีความแข็งแกร่งและได้รับการศึกษาอย่างละเอียดสำหรับงานวิจัยมะเร็งปอดชนิดเซลล์เล็ก (small cell lung cancer) ลักษณะโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ของ SCLC รูปแบบการเจริญเติบโตแบบแขวนลอยที่เป็นลักษณะเฉพาะ และรูปแบบการตอบสนองต่อเคมีบำบัดที่มีการบันทึกไว้อย่างดี ทำให้เซลล์ไลน์นี้มีคุณค่าสำหรับการค้นคว้ายาและการศึกษาเชิงกลไก การบูรณาการผลการวิจัยของ NCI-H69 กับแบบจำลอง SCLC อื่นๆ และระบบที่ได้จากผู้ป่วย ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการนำไปใช้จริง ซึ่งจะช่วยพัฒนาทางเลือกในการรักษาสำหรับมะเร็งชนิดรุนแรงนี้