CC BY
31
MEDICAL NEWS OF NORTH CAUCASUS
2020. Vol. 15. Iss. 1
3. Адаскевич В. П., Козин В. М. Кожные и венерические болезни. М.: Мед. лит., 2009. [Adaskevich V. P., Kozin V. M. Kozhnye i venericheskiye bolezni. M.: Med. lit., 2009. (In Russ)].
4. Jungfer B., Jansen T., Przybilla B., Plewig G. Solid persistent facial edema of acne: Successful treatment with isotretinoin and ketotifen. Dermatology. 1993;187:34-37. https://doi.org/10.1159/000247194
5. Renieri G., Brochhausen C., Pfeiffer N., Pitz S. Chronic eyelid oedema and rosacea (Morbus Morbihan): diagnostic and therapeutic challenges [in German]. Klin. Monbl. Augenheilkd. 2011;228(1):19-24. https://doi.org/10.1055/s-0029-1245960
6. Чеботарев В. В., Одинец А. В., Шиханова Е. Н. Болезнь Морбигана. Современные проблемы дерматовенерологии, иммунологии и врачебной косметологии. 2010;5:64-66. [Chebotarev V. V., Odinets A. V., Shikhano-va E. N. Sovremennye problemy dermatovene-rologii, immunologii i vrachebnoy kosmetologii. - Modern problems of dermatovenereology, immunology and medical cosmetology. 2010;5:64-66. (In Russ)].
7. Hu S. W., Robinson M., Meehan S. A., Cohen D. E. Morbihan disease. Dermatol. Online J. 2012;18:27-27.
8. Nagasaka T., Koyama T., Matsumura K., Chen K. R. Persistant lymphoedema in Morbihan disease: formation of perilymphatic epithelioid cell granulomas as a possible pathogenesis. Clin. Exp. Dermatol. 2008;33(6):764-767. https://doi.org/10.1111/j.1365-2230.2008.02892.x
9. Wohlrab J., Lueftl M., Marsch W. C. Persistent erythema and edema of the midthird and upper aspect of the face (morbus Morbihan): evidence of hidden immunologic contact urticaria and impaired lymphatic drainange. J. Am. Acad. Dermatol. 2005;52(4):595-602. https://doi.org/10.1016/j.jaad.2004.08.061
10. Cribier B. Physiopathologie de la rosacée. Ann. Dermatol. Venereol. 2014;141(Suppl 2):S158-64. https://doi.org/10.1016/S0151-9638(14)70153-X
11. Vasconcelos R. C., Eid N. T., Eid R. T., Moriya F. S., Braga B. B., Michalany A. O. Morbihan syndrome: a
Сведения об авторе
Дрождина Марианна Борисовна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры дерматовенерологии и косметологии;
тел.: 89128276252; e-mail: drozhdina@yandex.ru
case report and literature review. An. Bras. Dermatol. 2016;91(5 Suppl 1):157-159. https://doi.org/10.1590/abd1806-4841.20164291
12. Witz L., Shapiro M. S., Shenkman L. Chlorpromazine induced fluid retention masquerading as idiopathic oedema. Br. Med. J. (Clin. Res. Ed.) 1987;294:807-808. https://doi.org/10.1136/bmj.294.6575.807
13. Friedland S., Kaplan S., Lahav M., Shapiro A. Proptosis and periorbital edema due to diltiazem treatment. Arch. Ophthalmol. 1993;111:1027-1028. https://doi.org/10.1001/archopht.1993.01090080023010
14. Bernardini F. P., Kersten С., Khouri L. M. Chronic eyelid lymphedema and acne rosacea: report of two cases. Ophthalmology 2000;107:2220. https://doi.org/10.1016/S0161-6420(00)00429-2
15. Денисова Е. В., Колдарова Э. В., Качанова Н. В., Плие-ва К. Т., Корсунская И. М. Болезнь Морбигана: тяжелая форма розацеа. Consilium Medicum. Дерматология (Прил.). 2016;4:15-17. [Denisova E. V., Koldarova E. V., Kachanova N. V. [et al.] Morbihan disease: a severe form of rosacea. Consilium Medicum. Dermatology (Suppl.). 2016;4:15-17. (In Russ)].
16. Mazzatenta C., Giorgino G., Rubegni P., de Aloe G., Fimiani M. Solid persistent facial edema (Morbihan's disease) following rosacea, successfully treated with isotretinoin and ketotifen. Br. J. Dermatol. 1997;137:1020.
17. Jungfer B., Jansen T., Przybilla B., Plewig G. Solid persistent facial edema of acne: successful treatment with isotretinoin and ketotifen. Dermatology. 1993;187:34. https://doi.org/10.1159/000247194
18. Helander I., Aho H. J. Solid facial edema as a complication of acne vulgaris: treatment with isotretinoin and clofazimine. Acta Derm. Venereol. 1987;67:535.
19. Bechara F. G., Jansen T., Losch R., Altmeyer P., Hoffmann K. Morbihan's disease: treatment with CO2 laser blepharoplasty. J. Dermatol. 2004;31:113. https://doi.org/10.1001/archdermatol.2012.3109
© Коллектив авторов, 2020
УДК 616-006.04-576.5: 57.084.5
DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15034
ISSN 2073-8137
ОРТОТОПИЧЕСКИЕ КСЕНОГРАФТЫ ГАИААЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ЧЕЛОВЕКА: ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ
О. И. Кит, Г. В. Жукова, А. Ю. Максимов, А. С. Гончарова, Э. Е. Росторгуев, А. И. Жадобина, И. А. Попов, Е. Ю. Златник
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
ORTHOTOPIC GRAFTS OF HUMAN MALIGNANT GLIOMAS: HISTORY, TECHNOLOGIES, ACHIEVEMENTS AND PROBLEMS
Kit O. I., Zhukova G. V., Maximov A. Yu., Goncharova A. S., Rostorguev E. E., Zhadobina A. I., Popov I. A., Zlatnik E. Yu.
Rostov Research Institute of Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation
В обзоре обсуждаются вопросы, связанные с использованием ортотопических ксенографтов глиальных опухолей человека в исследованиях in vivo, их значением для фундаментальной и клинической онкологии, степенью соответствия особенностей роста и морфогенеза характеристикам исходных опухолей. Обозначены основные результаты ранее проведенных экспериментальных исследований, обеспечившие возможность изучения глиальных опухолей чело-
века на животных моделях. Охарактеризованы основные технологии получения ксенографтов злокачественных глиом, предусматривающие использование постоянных клеточных культур, а также культур клеток, полученных из биопсийно-го материала. Рассмотрены особенности техники ортотопической трансплантации глиальных опухолей человека им-мунодефицитным животным и способы неинвазивного контроля их развития. Обсуждаются проблемы и перспективы данного направления с акцентом на использование стволовых опухолевых клеток и преодоление ограничений, обусловленных иммунодефицитным состоянием животных моделей.
Ключевые слова: глиальные опухоли мозга человека, ортотопическая ксенотрансплантация, ксенографты, опухолевые стволовые клетки, иммунодефицитные животные
Problems of the development of human malignant gliomas' orthotopic grafts for in vivo studies, taking into account their significance for fundamental and clinical oncology, the degree to which growth characteristics and morphogenesis correspond to the characteristics of the initial tumors are discussed. Main results of previous experimental research providing the possibilities of studying of human gliomas in animal models are highlighted. Modern technologies of human malignant glioma grafts production based on cell culture lines as well as on short-termed cell cultures derived from patients' biopsy material are analyzed. Technical aspects of orthotopic transplatnation of human malignant gliomas to immunodeficient animals and methods of non-invasive control of their growth are characterized. Problems and perspectives of the research trend are discussed emphasizing possible application of tumor stem cells for the modeling and overcoming the limitations related to the immunodeficiency state of experimental animals.
Keywords: human malignant gliomas, orthotopic xenotransplatnation, grafts, tumor stem cells, immunodeficient animals
Для цитирования: Кит О. И., Жукова Г. В., Максимов А. Ю., Гончарова А. С., Росторгуев Э. Е., Жадобина А. И., Попов И. А., Златник Е. Ю. ОРТОТОПИЧЕСКИЕ КСЕНОГРАФТЫ ГЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ЧЕЛОВЕКА: ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2020;15(1):133-139. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15034
For citation: Kit O. I., Zhukova G. V., Maximov A. Yu., Goncharova A. S., Rostorguev E. E., Zhadobina A. I., Popov I. A., Zlatnik E. Yu. ORTHOTOPIC GRAFTS OF HUMAN MALIGNANT GLIOMAS: HISTORY, TECHNOLOGIES, ACHIEVEMENTS AND PROBLEMS. Medical News of North Caucasus. 2020;15(1):133-139. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2020.15034 (In Russ.)
ЦНС - центральная нервная система
Ведущее место злокачественных глиом в структуре нейроонкологических заболеваний, высокая частота рецидивов и низкая выживаемость больных (не более 1,5 лет в большинстве случаев) определяют особую актуальность исследования механизмов развития этих опухолей и разработки эффективных способов лечения [1, 2]. Более чем за полувековую историю экспериментальных исследований были созданы многочисленные экспериментальные модели, в разной степени воспроизводящие особенности роста и морфогенеза, а также чувствительность к действию лечебных факторов, характерные для злокачественных глиом человека [3]. Ксенографты опухолей мозга человека, ортото-пически трансплантированные лабораторным животным, рассматриваются многими авторами как наилучшие из разработанных к настоящему времени моделей для изучения патогенеза опухоли и доклинических испытаний новых противоопухолевых средств [4-6]. Это обусловлено адекватным микроокружением ксенографта, обеспечивающим развитие процессов, аналогичных происходящим в головном мозге человека при росте опухоли и противоопухолевых воздействиях. Основными вехами в развитии экспериментального моделирования глиальных опухолей человека считают успешные трансплантации в иммунопривилегированные органы животных [7], получение постоянных, иммор-тализованных культур клеток глиом животных и человека [8], открытие и характеризацию бес-тимусных голых мышей (нудов) [9], а также создание модели инфильтративной опухоли мозга мышей-нудов на основе биопсийного сфероида человека [10].
В то же время имеются серьезные проблемы, обусловленные существенным отклонением условий, в которых развиваются ксенографты в мозге имму-нодефицитных животных, от функционального состояния мозга и организма пациента с глиальной опухолью [3, 11, 12]. Это требует дальнейшего совершенствования экспериментальных моделей, а также корректных подходов к интерпретации и использованию результатов, полученных на иммунодефицитных животных.
1. Животные, используемые при изучении ксенографтов глиальных опухолей человека
В настоящее время в экспериментальных исследованиях используют более 30 различных линий голых мышей с Т-клеточным дефицитом, в том числе ряд мышей с комбинированным дефицитом - SCID (тяжелый комбинированный иммунодефицит), NOD-SCID (тяжелый комбинированный иммунодефицит на фоне диабета), а также бежевых мышей с двойным дефицитом по Т- и NK-клеткам [13]. В последние годы при разработке эффективных методов визуализации ортотопи-ческих ксенотрансплантатов глиом и других опухолей человека начали активно использовать бестимусных крыс-нудов [14, 15]. Выбор иммунодефицитных животных конкретной линии зависит от цели и задач исследования, а также доступности экспериментальной модели.
2. Основные технологии получения ксенограф-тов глиальных опухолей человека для экспериментальных исследований
При формировании опухолей путем ксенотран-сплантации могут быть использованы как ранее созданные иммортализованные культуры клеток глиальных опухолей человека, так и материал, полученный при биопсии опухолей конкретных пациентов.
medical news of north caucasus
2020. Vоl. 15. Iss. 1
2.1. Особенности экспериментальных моделей на основе постоянных клеточных линий
Работы по созданию постоянных клеточных линий глиом человека были проведены в 70-х годах прошлого века путем пассирования монослойных культур в питательных средах с добавлением сыворотки [16]. Внутримозговая инокуляция суспензии клеток таких культур иммунодефицитным животным приводит к развитию опухолей, демонстрирующих экспансивный рост с тяжами инвазии, направленными в основном в периваскулярное пространство. К преимуществам моделей на основе постоянных клеточных линий относятся устойчивый прогнозируемый рост и прогресси-рование заболевания, а также возможность получения неограниченного количества клеток для экспериментального использования.
Основным и принципиальным недостатком моделей на основе постоянных клеточных линий является генотипическое и фенотипическое отклонение от исходной опухоли пациента. Было показано, что только одна из семи клеток человеческих глиобластом, серийно трансплантированных голым мышам, сохраняет свои хромосомные профили [17]. Оказалось, что кло-нальный отбор и генетический дрейф происходят во время адаптации опухолевых клеток к условиям роста в монослойной культуре. В результате для ксенограф-тов на основе таких культур, развивающихся in vivo, в отличие от глиобластом человека, истинная инвазия, некрозы и микрососудистые аномалии, характерные для человеческих глиом высокой степени злокачественности (грэйд III, IY), не являются распространенным явлением. Таким образом, из-за геномных и транскриптомных отклонений от характеристик исходных опухолей человека постоянные клеточные линии не могут рассматриваться в качестве оптимального материала для моделей глиальных опухолей человека [3, 17]. При этом они вполне могут быть использованы для решения отдельных методических задач [18].
2.2. Модели с использованием биопсийных сфероидов
При воспроизведении модели с использованием биопсийных сфероидов материал, полученный при биопсии, измельчают и переносят в чашки, содержащие поверхности, покрытые агаром, и стандартную среду с добавлением сыворотки для создания первичной культуры. В этих условиях в течение короткого времени образуются многоклеточные сфероидальные агрегаты. При этом такие сфероиды поддерживают оригинальную тканевую архитектуру с эндотелиальны-ми наростами, внеклеточными компонентами матрик-са хозяина и резидентными макрофагами [19]. Другие сохраненные признаки родительской опухоли in situ включают плоидность ДНК, профили ряда маркеров и такой же процент пролиферирующих клеток [20]. При ортотопической трансплантации биопсийные сфероиды демонстрируют диффузную инфильтрацию, а также инвазивные характеристики исходной опухоли, и в ходе повторных циклов трансплантации накапливают другие гистологические признаки, характерные для глиом человека (индукция ангиогенеза, микрососудистые пролиферации и проч.) [3].
В то же время темпы развития перевитого ксено-трансплантата и выживаемость животных могут различаться для разных исходных опухолей [10, 21]. При этом в некоторых случаях латентный период развития опухоли может длиться до 1 года [20]. Ксенотран-сплантаты, полученные от разных пациентов, могут иметь различные морфологические особенности, обусловленные сроками инициации ангиогенеза и ге-нотипическими различиями [3].
2.3. Гетеро-ортотопические модели ксенотран-сплантатов глиальных опухолей человека
В настоящее время наиболее распространен ге-теро-ортотопический подход к моделированию роста злокачественных глиом, как обеспечивающий высокую воспроизводимость и небольшой латентный период развития опухоли. На первом этапе, после создания первичной культуры в форме сфероидов или монослоев, трансплантацию биоптатов человека производят в боковую поверхность тела иммунодефицит-ных мышей [22, 23]. Такие ксенотрансплантаты можно легко серийно пассировать у животных.
Второй этап заключается в интракраниальной перевивке опухоли. Перед перевивкой ткань подкожного трансплантата механически измельчают и полученную суспензию клеточных агрегатов пропускают через фильтр для получения моноклеточной суспензии [24]. Количество вводимых клеток зависит от нейроанато-мической локализации зоны предполагаемого развития опухоли и обычно составляет 5*104 клеток для стволовых структур и 3-5* 105 клеток - для супратен-ториальных структур мозга. При этом следует иметь в виду, что формирование опухоли в головном мозге животного определяется не общим числом перевитых клеток, а достаточным количеством стволовых клеток глиальной опухоли пациента, обладающих онкогенны-ми свойствами. Так, было показано, что 102 стволовых клеток опухолей мозга человека вполне достаточно для развития опухоли у животных, в то время как 105 других клеток той же опухоли были не способны инициировать рост ксенотрансплантата [25].
Интракраниальное введение клеток глиом предполагает трепанацию черепа и использование стере-отаксической установки [13, 26]. В то же время имеются оригинальные модификации, обеспечивающие хороший результат при минимизации использованных средств. Так, сотрудниками отдела нейрохирургии Калифорнийского университета был разработан протокол, предусматривающий экономичную и рациональную процедуру, выполняемую оперативно, без трепанации и применения стереотаксической установки [24]. При этом отверстие в черепе получали путем прокалывания кости иглой 25 калибра, а при введении суспензии клеток в качестве ограничителя глубины инъекции использовали трехмиллиметровую часть наконечника дозатора.
При осуществлении ортотопической трансплантации опухоли большое значение имеет соблюдение установленного режима введения клеток опухоли в мозг животного. Превышение рекомендованных объемов и скорости введения и/или не выдерживание паузы после введения может привести к рефлюксу опухолевых клеток через канал иглы и экзофитному росту опухоли [13, 24, 26]. При этом обращает на себя внимание широкий разброс временных параметров, которых придерживаются разные авторы. Так, в уже упоминавшемся протоколе сотрудников Калифорнийского университета речь идет о введении суспензии клеток объемом 3 мкл в течение 1 минуты с последующей паузой также в течение 1 минуты и медленным извлечением иглы из ткани мозга [24]. В работе бразильских исследователей суспензию клеток в том же объеме (3 мкл) и на ту же глубину (3 мм) вводили уже в течение 30 минут [26]. В этом случае использовали стереотаксическую установку. Оптимизацию алгоритма ортотопической трансплантации ксенографтов глиальных опухолей человека иммунодефицитным животным связывают с совершенствованием техники введения опухолевых клеток. При этом делается акцент на методы, которые позволяют доставлять изме-
ренные с высокой точностью одинаковые объемы клеточных суспензий в точно определенные локусы мозга при постоянных скорости и давлении [4].
Показано, что гетеро-ортотопический метод трансплантации обеспечивает значительное сходство ксе-нографта с опухолями человека по целому ряду моле-кулярно-генетических и морфологических признаков [27]. Вместе с тем довольно часто наблюдаются и отклонения от характеристик исходных опухолей, заключающиеся в отсутствии участков некроза и признаков пролиферации эндотелиальных клеток, характерных для глиальных опухолей человека. По мнению ряда исследователей, это может быть связано с относительно небольшим размером опухоли, ограниченным мозгом мыши, и для решения проблемы следует провести аналогичные эксперименты на мозге более крупного животного - например, бестимусной голой крысы [3].
3. Методы оценки динамики развития ортото-пических ксенографтов
Внутричерепная локализация ксенотранспланта-та исключает возможность контроля роста опухоли посредством прямого измерения, поэтому большое значение приобретает вопрос об адекватных способах оценки динамики опухолевого процесса. С этой целью применяют различные методы визуализации -магнитно-резонансную томографию (МРТ) [18, 26, 28], компьютерную томографию (КТ) [29-31], а также метод биолюминесцентной визуализации, основанный на модификации клеток опухоли, обеспечивающей возможность экспрессии ими люциферазы [24, 32]. Кроме того, в последние годы с той же целью совершенствуются методы позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), для разработки которых активно используют иммунодефицитных крыс-нудов [14, 15].
В настоящее время метод биолюминесцентной визуализации часто рассматривается в качестве оптимального варианта по сочетанию чувствительности, целесообразности и стоимости. Показано, что модификация опухолевых клеток и экспрессия ими люциферазы заметно не влияет на ростовые свойства опухолевых клеток, обеспечивает эффективный биолюминесцентный мониторинг роста ксенотран-сплантатов и при объединении результатов биолюминесцентной визуализации с анализом выживаемости животных позволяет получить объективную оценку эффективности противоопухолевой терапии в эксперименте [24, 32]. В то же время установками для компьютерной томографии исследовательские медицинские центры, как правило, оснащены заметно лучше, чем аппаратурой для биолюминесцентной визуализации. Еще недавно это мало что меняло, поскольку для работы с мелкими животными требовались специальные сканеры - микро-КТ. Немецкие исследователи попытались изменить ситуацию, продемонстрировав возможность использования клинических КТ-сканеров для визуализации и анализа роста опухоли головного мозга у мышей [31].
4. Некоторые результаты изучения ортотопи-ческих ксенографтов глиальных опухолей человека у иммунодефицитных мышей
Представляют интерес те фундаментальные и прикладные вопросы, к решению которых удалось приблизиться в ходе экспериментов с использованием ортотопических ксенографтов глиальных опухолей человека. Уже на ранних этапах развития данного направления были получены сведения об эффективности ряда препаратов, подтвержденные в дальнейшем результатами клинических испытаний. Так, в экспериментах на мышах-нудах была показана высокая чувствительность интракраниальных ксенографтов чело-
веческой глиомы к кормустину и отсутствие эффекта при действии прокарбазина [33]. Действительно, в настоящее время производные нитрозомочевины, в том числе кормустин, применяются при лечении глиом высокой степени злокачественности (грэйд III, IY) [34, 35], тогда как прокарбазин используют в терапии нейро- и медуллобластом [36].
Как было отмечено выше, даже наиболее распространенные мышиные модели, полученные в результате гетеро-ортотопической трансплантации глиальных опухолей человека, часто не отображают такое важное свойство этих опухолей, как способность к гиперваскуляризации в сочетании с обширной инвазией [3]. Для решения проблемы используют модификацию постоянных и краткосрочных культур глио-бластом человека, затрагивающую сигнальные пути, актуальные для патогенеза глиом высоких грэйдов. Так, хорошо известно, что система матриксных ме-таллопротеиназ включена в процессы инвазивного роста и метастазирования злокачественных опухолей [37]. Была изучена ортотопическая ксеногенная модель глиальной опухоли человека, экспрессирующая одну из высокомолекулярных металлопротеиназ [38]. Было выявлено значительное сходство характеристик этой модели с фенотипическими характеристиками глиобластом человека. Результаты исследования позволили получить новые сведения о патогенезе злокачественных глиом человека и предложить перспективную модель для тестирования антиинвазивных и антиангиогенных факторов. Полученный результат нашел продолжение в более поздних исследованиях, продемонстрировавших усиление эффекта комбинированного лечения глиобластом с помощью радиотерапии и темозоломида путем подавления экспрессии металлопротеиназ [39].
В настоящее время достижения в области генной инженерии открывают новые возможности использования моделей ортотопических ксенографтов глиальных опухолей человека для разработки эффективных методов лечения глиом высокой степени злокачественности [40]. Было показано, что стволовые клетки глиобластом имеют молекулярные признаки нетрансформированных нейрональных стволовых клеток и глиальных клеток-предшественников и могут быть размножены в определенной, свободной от питательных веществ, адгезивной культуре [41]. Были накоплены и каталогизированы сведения о генетических и эпигенетических нарушениях в глиомах человека, которые могут влиять на патогенез этих опухолей и чувствительность к действию противоопухолевых факторов [42, 43]. Кроме того, была создана уникальная технология редактирования генома CRISPR/Cas [44]. Таким образом, были сформированы предпосылки для разработки моделей ксенографтов на основе модифицированных стволовых клеток глиом человека, способных воспроизводить или, напротив, блокировать определенные генетические и эпигенетические нарушения, что должно значительно ускорить выявление высокоэффективных средств для лекарственного лечения глиобластом [40].
5. Перспективы и проблемы использования моделей ксенографтов глиальных опухолей человека в исследованиях in vivo
Перспективы исследований ксенотрансплантатов глиом человека, на наш взгляд, должны обсуждаться в комплексе с целым рядом актуальных фундаментальных, прикладных и технических проблем, от решения которых зависит дальнейшее развитие данного направления. Так, остается открытым вопрос о выборе локуса в пределах опухоли пациента, откуда целесо-
medical news of north caucasus
2020. Vоl. 15. Iss. 1
образно забирать материал для ксенотранспланта-ции. Большое значение данного вопроса обусловлено выраженной структурной и молекулярно-генети-ческой гетерогенностью глиобластом, что приводит к чрезвычайно неравномерному распределению стволовых клеток в пределах опухоли (особенно, в случае мультиформной глиобластомы) [45].
К числу мало изученных фундаментальных вопросов следует отнести вопрос о нейроно-глиальных отношениях при различном характере роста ксено-графтов в организме иммунодефицитных животных, а также при различной степени отклонений характеристик ксенотрансплантатов от соответствующих показателей в исходной опухоли. Актуальность данного вопроса обусловлена тем, что глиальные опухоли рассматриваются как системное заболевание ЦНС, патогенез которого в значительной степени связан с нарушением межклеточных взаимодействий [46, 47].
Несмотря на достоинства рассматриваемых экспериментальных моделей, позволивших существенно расширить наши представления о биологии глиом и разработать эффективные методы лечения, неизбежно возникает вопрос об их несоответствии тем реальным условиям, в которых развиваются глиальные опухоли у человека. Это несоответствие обусловлено, прежде всего, иммунодефицитным состоянием животных, изменением характеристик исходной опухоли в организме животных, её чувствительности к хи-миопрепаратам, а также различиями в метаболизме и фармакокинетике лекарственных веществ у людей и используемых животных [3, 12, 48].
В связи с активной разработкой методов иммунотерапии опухолей ЦНС [49-51] особую актуальность приобретает вопрос об иммунодефицитном состоянии животных с ортотопическими ксенографтами глиальных опухолей человека. Как известно, мозг является иммунопривилегированным органом, вследствие наличия гематоэнцефалического барьера. В то же время мозг обладает собственной иммунной системой, включающей клетки микро- и астроглии, а также макрофаги, NK-клетки и небольшие популяции Т- и В-лимфоцитов [52, 53]. Была показана неоднозначная роль элементов иммунной системы мозга в онкогенезе, в частности обратимое проопухолевое и иммуносупрессивное влияние микроглии и макрофагов [37, 54]. При этом были выявлены Т-зависимые виды проопухолевой активности микроглии [44], элементы которой могут вести себя подобно опухольас-социированным макрофагам М2-типа, но только при наличии Т-лимфоцитов [51, 53, 54]. Существование таких реакций, в частности, обусловило один парадоксальный феномен. Он заключается в отторжении в мозге мышей-нудов детских глиом низкой степени злокачественности и даже некоторых сингенных стволовых клеток, не отторгаемых иммунокомпетент-ными мышами, которое обусловлено Т-клеточным дефицитом бестимусных мышей-нудов [12].
Таким образом, состояние иммунодефицитных животных ограничивает не только их использование в качестве модели при разработке методов актив-
Литература/References
1. Каприн А. Д., Мардынский Ю. С. Терапевтическая радиология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. [Kaprin A. D., Mardynskij Yu. S. Terapevticheskaya radiologiya. M.: GEOTAR-Media, 2018. (In Russ.)].
2. Bernstein M., Berger M. S. Neuro-Oncology: The Essentials. New York: Thieme, 2014.
3. Huszthy P. C., Daphu I., Niclou S. P. Stieber D., Nig-ro J. M. [et al.]. In vivo models of primary brain tumors: pitfalls
ной иммунотерапии глиом, но и возможности этих моделей в исследованиях патогенеза и биологии глиальных опухолей человека. При этом методы гуманизации, основанные на индукции человеческого гемопоэза в организме иммунодефицитных животных, пока не могут обеспечить полноценное приживление и функционирование иммунных клеток человека [55]. Данное обстоятельство заставляет обратить внимание на исследования, в рамках которых разрабатываются иммунокомпетентные экспериментальные модели.
Так, группой сотрудников ведущих отечественных научных центров впервые была предложена модель, которая демонстрирует возможность изучения биологии опухоли и реакции на терапию у животных с полноценной иммунной системой [18]. Авторам удалось добиться развития ксенографтов на основе культур глиальных опухолей человека у половозрелых крыс-самок Wistar. При этом результаты гистологического и иммуногистохимического анализов свидетельствовали о значительном сходстве растущих ксенотрансплантатов с глиальными опухолями человека. Несколько позже аналогичный результат был продемонстрирован бразильскими исследователями на половозрелых мышах-самцах линии Swiss [26]. При этом были использованы культуры, полученные из биопсийного материала человеческих глиом. В 2018 году вышла работа американских биологов, которые показали возможность развития другой человеческой опухоли, меланомы, в организме мышей с полноценной иммунной системой при перевивке опухоли на этапе эмбриогенеза и повторной инъекции опухолевых клеток новорожденным животным [56].
Результаты, представленные разными группами исследователей, свидетельствуют о возможности расширения арсенала моделей и методов экспериментального изучения ортотопических ксенографтов глиальных опухолей человека и преодоления ограничений, обусловленных искусственно измененным состоянием животных.
Заключение. Ксенографты глиальных опухолей человека, ортотопически трансплантированные им-мунодефицитным животным, рассматриваются в качестве наиболее подходящей из разработанных к настоящему времени экспериментальных моделей для изучения злокачественных глиом и доклинических испытаний новых лечебных технологий. В ходе многолетних исследований ксенографтов опухолей человека и параллельного развития методов иммунотерапии опухолей все более четко определяются как перспективы, так и ограничения данного направления, обусловленные иммунологической неполноценностью животных моделей. Это требует корректировки методических и клинических задач, которые могут быть решены в рамках изучения процессов у иммунодефицитных животных, а также развития новых направлений, предусматривающих использование иммунокомпетентных моделей.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
and perspectives. Neuro Oncol. 2012;14(8):979-993. https://doi.org/10.1093/neuonc/nos135
4. Pierce A. M., Keating A. K. Creating anatomically accurate and reproducible intracranial xenografts of human brain tumors. J. Vis. Exp. 2014;(91):e52017. https://doi.org/10.3791/52017
5. Izumchenko E., Paz K., Ciznadija D., Sloma I., Katz A. [et al.]. Patient-derived xenografts effectively capture
responses to oncology therapy in a heterogeneous cohort of patients with solid tumors. Ann. Oncol. 2017;0:1-11. https://doi.org/10.1093/annonc/mdx416
6. Wang H., Cai Sh., Bailey B. J., Saadatzadeh M. R., Ding J. [et al.]. Combination therapy in a xenograft model of glioblastoma: enhancement of the antitumor activity of temozolomide by an MDM2 antagonist. J. Neurosurgery. 2017;126(2):446-459. https://doi. org/10.3171/2016.1.JNS152513
7. Greene H. S. The significance of the heterologous transplantability of human cancer. Cancer. 1952;5(1):24-44. https://doi.org/10.1002/1097-0142(195201)5:1<24::AID-CNCR2820050106>3.0.C0;2-0 (перекрестная ссылка).
8. Ponten J., Macintyre E. H. Long term culture of normal and neoplastic human glia. Acta Pathol. Microbiol. Scand. 1968;74(4):465-486.
https://doi.org/10.1111/j.1699-0463.1968.tb03502.x
9. Festing M. F., May D., Connors T. A., Lovell D., Sparrow S. An athymic nude mutation in the rat. Nature (London). 1978;274:365-366. https://doi.org/10.1038/274365a0
10. Engebraaten O., Hjortland G. O., Hirschberg H., Fods-tad O. Growth of precultured human glioma specimens in nude rat brain. J. Neurosurg. 1999;90(1):125-132. https://doi.org/10.3171/jns.1999.90.1.0125
11. Kerbel R. S. Human tumor xenografts as predictive preclinical models for anticancer drug activity in humans: better than commonly perceived-but they can be improved. Cancer Biol. Ther. 2003;2(4 suppl 1):134-139. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14508091. Accessed November 23, 2018.
12. Pan Yu., Xiong M., Chen R. Ma Yu, Corman C., Maricos M. [et al.]. Athymic mice reveal a requirement for T-cell-microglia interactions in establishing a microenvironment supportive of Nf1 low-grade glioma growth. Genes & Development. 2018;32:491-496. https://doi.org/10.1101/gad.310797.117
13. Hua Ch., Jun D., Qiang H. Xenograft Model of Human Brain Tumor - Current and Emerging Therapeutic Strategies, Ana L. Abujamra, Intech Open. 2011. Available at: https:// www.intechopen.com/books/brain-tumors-current-and-emerging-therapeutic-strategies/xenograft-model-of-human-brain-tumor. Accessed December 12, 2018. https://doi.org/10.5772/21395
14. Buck J. R., McKinley E. T., Fu A., Abel T. W., Thompson R. C. [et al.]. Preclinical TSPO ligand PET to visualize human glioma xenotransplants: A preliminary study. PloS One. 2015;10(10):e0141659. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141659doi:10.1371/ journal.pone.0141659
15. Isal S., Pierson J., Imbert, L., Clement A., Charlotte Collet Ch. [et al.]. PET imaging of (68)ga-NODAGA-RGD, as compared with (18)F-fluorodeoxyglucose, in experimental rodent models of engrafted glioblastoma. EJNMMI Research. 2018;8(1):51. https://doi.org/10.1186/s13550-018-0405-5
16. Westphal M., Meissner H. Establishing human glioma-derived cell lines. Methods Cell. Biol. 1998;57:147-165, https://doi.org/10.1016/S0091-679X(08)61576-9
17. Clark M. J., Homer N., O'Connor B. D., Chen Z., Es-kin A. [et al.]. Correction: U87MG Decoded: The Genomic Sequence of a Cytogenetically Aberrant Human Cancer Cell Line. PLoS Genet. 2018;14(5):e1007392. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007392
18. Baklaushev V. P., Kavsan V. M., Balynska O. V., Balyns-ka O. V., Yusubalieva G. M. [et al.]. New Experimental Model of Brain Tumors in Brains of Adult Immunocompetent Rats. British Journal of Medicine & Medical Research. 2012;(2):206-215.
https://doi.org/10.5281/zenodo.7815
19. Bjerkvig R., Tonnesen A., Laerum O. D., Backlund E. O. Multicellular tumor spheroids from human gliomas maintained in organ culture. J. Neurosurg. 1990;72(3):463-475. https://doi.org/10.3171/jns.1990.72.3.0463
20. Wang J., Miletic H., Sakariassen P. O., Huszthy P. C., Jacobsen H. [et al.]. A reproducible brain tumour model established from human glioblastoma biopsies. BMC Cancer. 2009;9:465.
https://doi.org/10.1186/1471-2407-9-465
21. Sakariassen P. O., Prestegarden L., Wang J., Skaftnes-mo K. O., Mahesparan R. [et al.]. Angiogenesis-independent tumor growth mediated by stem-like cancer cells. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2006;103(44):16466-16471. https://doi.org/10.1073/pnas.0607668103
22. Miyai M., Tomita H., Soeda A., Yano H., Iwama T., Ha-
ra A. Current trends in mouse models of glioblastoma. J. Neurooncol. 2017;135(3):423-432. https://doi.org/10.1007/s11060-017-2626-2
23. Carlson B. L., Pokorny J. L., Schroeder M. A., Sarka-ria J. N. Establishment, maintenance and in vitro and in vivo applications of primary human glioblastoma multiforme (GBM) xenograft models for translational biology studies and drug discovery. Current protocols in pharmacology. editorial board, S. J. Enna (editor-in-chief). Chapter 14. Unit 14.16. 2012.
https://doi.org/10.1002/0471141755.ph1416s52
24. Ozawa T., James C. D. Establishing intracranial brain tumor xenografts with subsequent analysis of tumor growth and response to therapy using bioluminescence imaging. Journal of Visualized Experiments. 2010;(41):e1986. https://doi.org/10.3791/1986
25. Singh S. K., Hawkins C., Clarke I. D., Squire J. A., Baya-ni J. [et al.]. Identification of human brain tumour initiating cells. Nature. 2004;432(7015):396-401. https://doi.org/10.1038/nature03128
26. Garcia C., Dubois L. G., Xavier A. L., Geraldo L. H., da Fonseca A. C. [et al.]. The orthotopic xenotransplant of human glioblastoma successfully recapitulates glioblastoma-microenvironment interactions in a non-immunosuppressed mouse model. BMC Cancer. 2014;14:923,
https://doi.org/10.1186/1471-2407-14-923
27. Giannini C., Sarkaria J. N., Saito A., Uhm, J. H., Galanis E. [et al.]. Patient tumor EGFR and PDGFRA gene amplifications retained in an invasive intracranial xenograft model of glioblastoma multiforme. Neuro Oncol. 2005;7(2):164-176.
https://doi.org/10.1215/S1152851704000821
28. Завьялов Е. Л., Разумов И. А., Герлинская Л. А., Рома-щенко А. В. In vivo МРТ-визуализация динамики развития глиобластомы U87 в модели ортотопической ксенотрансплантации мышам линии SCID. Вавилов-ский журнал генетики и селекции. 2015;19(4):460-465. [Zavjalov E. L., Razumov I. A., Gerlinskaya L. A., Romashchenko A. V. In vivo MRI visualization of growth and morphology in the orthotopic xenotrasplantation U87 glioblastoma mouse SCID model. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii. - Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(4):460-465. (In Russ.)]. https://doi.org/10.18699/J15.061
29. Wathen C. A., Foje N., van Avermaete T., Miramon-tes B., Chapaman S. E. [et al.]. In vivo X-Ray Computed Tomographic Imaging of Soft Tissue with Native, Intravenous, or Oral Contrast. Sensors. 2013;13(6):6957-6980.
https://doi.org/10.3390/s130606957
30. Kirschner S., Felix M. C., Hartmann L., Bierbaum M., Maros M. E. [et al.]. In vivo micro-CT imaging of untreated and irradiated orthotopic glioblastoma xenografts in mice: capabilities, limitations and a comparison with bioluminescence imaging. J. Neurooncol. 2015;122(2):245-254.
https://doi.org/10.1007/s11060-014-1708-7
31. Kirschner S., Murle B., Felix M., Arns A., Christoph Groden C. [et al.]. Imaging of Orthotopic Glioblastoma Xenografts in Mice Using a Clinical CT Scanner: Comparison with Micro-CT and Histology. PLoS One. 2016;11(11):e0165994. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0165994
32. Clark A. J., Fakurnejad S., Ma Q., Hashizume R. Bioluminescence Imaging of an Immunocompetent Animal Model for Glioblastoma. J. Vis. Exp. 2016;107:e53287. https://doi:10.3791/53287
33. Houchens D. P., Ovejera D. P., Riblet S. M., Sla-gel D. E. Human brain tumor xenografts in nude mice as a chemotherapy model. Eur. J. Cancer Clin. Oncol. 1983;19(6):799-805.
https://doi.org/10.1016/0277-5379(83)90012-3
34. RUSSCO. Практические рекомендации. Версия 2014. [RUSSCO. Practical recommendations. Version 2014. Available at: https://rosoncoweb.ru/standarts/RUSSCO/2014/06. pdf/. Accessed December 21, 2018. (In Russ.)].
35. RUSSCO. Практические рекомендации. Версия 2018 [RUSSCO. Practical recommendations. Version 2018. Available at: https://rosoncoweb.ru/standarts/ RUSSCO/2018/2018-06.pdf. Accessed December 21, 2018. (In Russ.)].
36. Solimando D. A., Waddell J. A. Procarbazine, Lomustine, and Vincristine (PCV) Regimen for Central Nervous
MEDiCAL NEWS OF NORTH CAUCASUS
2020. Vol. 15. Iss. 1
System Tumors. Hosp. Pharm. 2017;52(2):98-104. https://doi.org/10.1310/hpj5202-98
37. Pytliak M., Vargova V., Mechlrova V. Matrix Metalloproteinases and Their Role in Oncogenesis: A Review. Onkologie. 2012;35(1-2):49-53. https://doi.org/10.1159/000336304
38. Zhao Yu., Xiao A., di Pierro C. G., Carpenter J. E., Abdel-Fattah R. [et al.]. An Extensive Invasive Intracranial Human Glioblastoma Xenograft Model. The American Journal of Pathology. 2010;176(6):3032-3049. https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.090571
39. Уласов И. В., Каверина Н. В., Кадагидзе З. Г., Барышников А. Ю. Подавление экспрессии клеточной метал-лопротеиназы тип 14 усиливает противоопухолевый эффект темозоломида и ионизирующей радиации в клетках глиобластом человека. Российский биотерапевтический журнал. 2015;14(2):53-58. [Ulasov I. V., Kaverina N. V., Kadagidze Z. G., Baryshnikov A. Y. Inhibition of mt1-mmp (mmp14) improves ant-glioma effect of combination: temozolomide-ionizing radiation in the glioblastoma cancer cellsinhibition of mt1-mmp (mmp14) improves ant-glioma effect of combination: temozolomide-ionizing radiation in the glioblastoma cancer cells. Rossysky bioterapevtichesky zhurnal. - Russian Journal of Biotherapy. 2015;14(2):53-58. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2015-14-2-53-58
40. O'Duibhir E., Carragher N. O., Pollard S. M. Accelerating glioblastoma drug discovery: Convergence of patient-derived models, genome editing and phenotypic screening. Mol. Cell. Neurosci. 2016;80:198-207. https://doi.org/10.1016Zj.mcn.2016.11.001
41. Lathia J., Mack S., Mulkearns-Hubert E., Valentim C. L. L., Rich J. N. Cancer stem cells in glioblastoma. Genes Dev. 2015;29(12):1203-1217. https://doi.org/10.1101/gad.261982.115
42. Brennan C. W., Verhaak R. G. W., McKenna A., Campos B., Noushmehr H. [et al.]. The somatic genomic landscape of glioblastoma. Cell. 2013;155:462-477. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.09.034
43. Sturm D., Witt H., Hovestadt V., Khuong-Quang D. A., Jones D. T. [et al.]. Hotspot mutations in H3F3A and IDH1 define distinct epigenetic and biological subgroups of glioblastoma. Cancer Cell. 2012;22:425-437. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.08.024
44. Ran F. N., Hsu P. D., Wright J., Agarwala V., Scott D. A., Zhang F. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system. Nature Protocol. 2013;8:2281-2308. https://doi.org/10.1038/nprot.2013.143
45. Rispoli R., Conti C., Celli P., Caroli E., Carletti S. Neural Stem Cells and Glioblastoma. Neuroradiol. J. 2014;27(2): 169-174. https://doi.org/10.15274/NRJ-2014-10028
46. Кириченко Е. Ю., Жукова Г. В., Григоров С. В., Гран-кина А. О., Атмачиди Д. П. Особенности экспрессии коннексина-36 и некоторых нейроглиальных антигенов в астроцитарных опухолях головного мозга. Архив патологии. 2015;77(3):23-29. [Kirichenko E. Yu., Zhuko-va G. V., Grigorov S. V., Grankina A. O., Atmachidi D. P.
The expression of connexin 36 and some neuroglial antigens in human brain astrocytic tumors of different grades. Arkhiv patologii. - Archive of Pathology. 2015;77(3):23-29. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17116/patol201577323-29
47. Grek C. L., Sheng Z., Naus C. C., Sin W. C., Gourdie R. G., Ghatnekar G. G. Novel approach to temozolomide resistance in malignant glioma: connexin43-directed therapeutics. Curr. Opin. Pharmacol. 2018;41:79-88. https://doi.org/10.1016/j.coph.2018.05.002
48. Ben-David U., Gavin Ha G., Tseng Y., Greenwald N. F., Oh C. [et al.]. Patient-derived xenografts undergo mouse-specific tumor evolution. Nature Genetics. 2017;49(11). https://doi.org/10.1038/ng.3967
49. Яшин К. С., Медяник И. А. Иммунотерапия злокачественных опухолей головного мозга (обзор). Современные технологии в медицине. 2014;6(4):189-200. [Yashin К. S., Medyanik I. А. Brain Cancer Immunotherapy (Review). Sovremennye tehnologii v medicine. - Modern technology in medicine. 2014;6(4):189-200. Available at: https://readera.ru/immunoterapija-zlokachestvennyh-opuholej-golovnogo-mozga-obzor-14316850. Accessed December 15, 2018. (In Russ.)].
50. Lim M., Xia Y., Bettegowda C., Weller M. Current state of immunotherapy for glioblastoma. Nat. Rev. Clin. Oncol. 2018;15(7):422-442.
https://doi.org/10.1038/s41571-018-0003-5
51. Lee J., Dang X., Borboa A., Coimbra R., Baird A., Elicei-riet B. P. Thrombin-processed Ecrg4 recruits myeloid cells and induces antitumorigenic inflammation. Neuro-Oncology. 2015;17(5):685-696. https://doi.org/10.1093/neuonc/nou302
52. Сепиашвили Р. И., Малашхия Ю. А. Мозг - один из центральных органов иммунной системы. Аллергология и иммунология. 2015;16(1):8-13. [Sepiashvili R. I., Malashkhia Yu. A. Brain as one of the main organs of the immune system. Allergologiya i immunologiya. - Allergology and Immunology. 2015;16(1):8-13. Available at: https:// elibrary.ru/download/elibrary_23561280_30669076.pdf. Accessed December 18, 2018. (In Russ.)].
53. Hambardzumyan D., Gutmann D. H., Kettenmann H. The role of microglia and macrophages in glioma maintenance and progression. Nature neuroscience. 2016;19(1):20-27. https://doi.org/10.1038/nn.4185
54. Wei J., Gabrusiewicz K., Heimberger A. The Controversial Role of Microglia in Malignant Gliomas. Clinical and Developmental Immunology. 2013:1-12. https://doi.org/10.1155/2013/285246
55. De La Rochere P., Guil-Luna S., Decaudin D., Azar G., Sidhu S. S., Piaggio E. Humanized Mice for the Study of Immuno-Oncology. Trends in Immunology. 2018;39(9):748-763. https://doi.org/10.1016/j.it.2018.07.001
56. Basel M. T., Narayanan S., Ganta C., Marquez A., Pyle M. Developing a Xenograft Human Tumor Model in Immunocompetent Mice. Cancer Letters. 2018;412(1):256-263. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2017.10.009
Сведения об авторах:
Кит Олег Иванович, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, генеральный директор; тел.: (863)2001000; e-mail: oncosekretar@list.ru
Жукова Галина Витальевна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник; тел.: 89081942999; e-mail: galya_57@mail.ru
Максимов Алексей Юрьевич, доктор медицинских наук, профессор, заместитель генерального директора; тел.: (863)2001000; e-mail: rnioi@list.ru
Гончарова Анна Сергеевна, кандидат биологических наук, руководитель ИЛЦ; тел.: 89034049593; e-mail: fateyeva_a_s@list.ru
Росторгуев Эдуард Евгеньевич, кандидат медицинских наук, врач-нейрохирург, заведующий отделением нейроонкологии; тел.: (863)2001000 (194); e-mail: rostorguev@icloud.com
Жадобина Анастасия Ивановна, младший научный сотрудник; тел.: 89286242727; e-mail: ai2727@yandex.ru
Попов Иван Александрович, врач-аспирант;
тел.: 89515080080; e-mail: popov_ivan777@rambler.ru
Златник Елена Юрьевна, доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории иммунофенотипирования опухолей; тел.: 89612726968; e-mail: elena-zlatnik@mail.ru, rnioi@list.ru
