Deneysel Kanser Modellemeleri

1. DENEYSEL HAYVAN
ARAŞTIRMALARINDA TASARIM,
MODELLER VE YAYIN ÇALIŞTAYI
16-17 Ocak 2016
Deneysel Kanser Modellemeleri
[email protected]
Prof Dr Safiye Aktaş
Dokuz Eylül Üniversitesi
Onkoloji Enstitüsü
İn Vivo Modellemeler SUNUM PLANI
•
•
•
•
•
•
•
TANIM
Spontan Modeller
İndüklenmiş Tümör Modelleri
Ksenograft Modeller
Transgenik Modeller
Metastaz Modelleri
İlaç, Karsinojen ve Profilaksi Çalışmaları
DENEYSEL ARAŞTIRMA
• Doğada olmuş, olan ya da olması olası
olayların laboratuvar şartlarında kontrollü
olarak ortaya konulmasına ve incelenmesine
denir.
• Deneysel çalışmalar klinik öncesi veya klinik
çalışmalar
• Hayvan modelleri: fizyolojik modeller ve insan
hastalıkları modelleri
Uygun Hayvan Modeli Seçiminde
Dikkat Edilmesi Gereken Konular
• Hayvan deneylerinden elde edilen bulguların doğruluğu
ve geçerliliği uygun bir hayvan modelinin seçilmesine
bağlıdır.
• Araştırma bulgularının insanlara uyarlanabilmesi
hayvan tipine, araştırmanın özelliğine ve çalışılan
parametrelere bağlıdır.
• Model olan hayvandan elde edilen bulguların insanlara
uyarlanmasına ilişkin kesin kurallar yoktur.
• Araştırma konusu ile ilgili olarak karşılaştırmalı
biyomedikal bilgilere sahip olunmasının yararı vardır.
Hayvan Modellerinin Seçimi
Çalışmayla ilgili hedefleri nve beklentilerin karşılaması,
Tüm uygun modellerin gözden geçirilmesi,
En uygun hayvan modeli seçimi için çevre standartları da
dahil olmak üzere gerekli nitel özellikleri kontrol etmek,
Türlerin kendi özellikleri dahil en uygun hayvan seçmek;
Standart genetik, kalite, cinsiyet ve yaşta
Model ile ilgili çalışmanın hedefleri herhangi bir teknik,
etik, bilimsel ya da pratik sınırlamalar,
Uygun sağlık standart veya mikrobiyolojik durumu göz
önüne almak,
Mikro ve makro çevre (bakım, yetiştirme, barındırma ve
uygulamalar) hayvanlar ve çalışma için uygun olmalıdır.
Bu konuda çalışan personelin yeterince eğitim ve iş
tecrübesi (teknisyen, veteriner hekim, mühendis, lojistik
destek vb. personel)
Tedarikçilerle sıkı işbirliği (hayvan, malzeme, ekipman,
servis)
Bu alandaki ulusal ve uluslararası yasal düzenleme ve
uygulamalara dikkat edilmelidir.
Genetik Tiplendirme
• Fare ve sıçanlar genetik olarak üç ana sınıfa
ayrılırlar;
• I. Genetik olarak tanımlanmamış “outbred”
stoklar
• II. Genetik olarak tanımlanmış izogenik soylar
(inbred, kongenik, konsomik, rekombinant inbred
soylar ve F1 hibridler)
• III. Genetik olarak kısmen tanımlanmış soylar
(mutant ve transgenler).
• Bu sınıflar içerisinde, değişik özellikleri
bulunan birçok farklı soy ve stokları
bulunmaktadır.
• Bir araştırma için uygun özelliklere sahip soyun
belirlenmesi uzun bir süreci kapsayabilir.
Örneğin hipertansiyon, spesifik bir tümör veya
diyabet gibi istenen özelliklerinden dolayı özel
bir soy, mutant veya transgenik soylar tercih
edilebilir.
Spontan Tümör Modelleri
• Bazı inbred kemirgen soyları doğal olarak
kansere yakalanma riskine sahiptirler.
• Örneğin AKR soyu fareler bir yaşına gelmeden
önce % 80 oranında lösemi olmaktadırlar.
• Fare, sıçan, köpek ve kedilerde benign ve
malign meme tümörü sık gözlenir.
İndüklenmiş Tümör Modelleri
• Toksinler, virüsler ve diğer bazı uyaranlarla
kanser oluşumu sağlanabilir.
• Kanser oluşumuna neden olacak kimyasalların
topikal uygulamaları,
• Meme kanseri: Dimetil benzatresen, N metil N
nitrozüre, N etil N nitrozüre
Ksenograft Modeller
• Doğrudan kanser hücresi enjeksiyonu,
• Aynı soyda bulunan inbred hayvanlar
içerisinde spontan oluşmuş bir kanserin
bireyler arasında transplantasyonu.
Veriliş yolu
•
•
•
•
Ortotopik enjeksiyon:
Tümörün köken aldığı dokuya enjeksiyondur.
Meme içi
Prostat içi
Transgenik Model
• Genetik Mühendislik ürünü, genelde fare
• In vitroda geliştirilen hipotezlerin in vivoda geçerliliğini
test etmenin en iyi yöntemidir.
• Mikroçevre ile birlikte test etmeye yarar.
• Farede de immun sistem, in utero dönem, genetik
imprintlenme, alternatif splicing var.
• Transgenik modelde ilaç çalışmak faz 2 ve 3
çalışmalardaki başarısızlık oranını düşürür.
• Kanser ilişkili genetik aberasyonlar
• Gen fonksiyonunda kayıp, mutasyon, düşük
ekspresyon, artmış ekspresyon, amaç olabilir.
Gen fonksiyonunda azalma
• Gen knockout fare: başlangıç kodonları birkaç
ekzon delete edilir. Moleküler kontrol
yapılmalıdır. Tümör süpresör gen: heterozigot
homozigot modelller p53 +/• Fare gen mutasyonları: Rekombinaz aracılı gen
eksizyonları
• RNA interferans modelleri: iRNA fonksiyon kaybı
ile mRNA protein kodlama aşaması engellenir.
• Tek hücre knockout modeli
Gen fonksiyonunda artma
• Onkogen
• 1. transgenik model
• Oosit içine pronükleer enjeksiyon ve yalancı
hamile fareye implantasyon. BAC: bakteriyel
yapay kromozom; taşıyıcı
• Başarı oranı düşük. Epigenetik Slincing olabiliyor.
• 2. Knockin model
• 3. Artmış ekspresyon modeli
•
•
•
•
Kromozomal tranlokasyon modellleme
Translokatör, invertör
İnsersiyonel mutagenez
Transpozonlarla mutagenez
Transgenik Modeller:örnekler
• Meme: Onkogen Ekspresyonu doku seçici
promotörler ile meme dokusuna hedeflenir
(C3, MMTV). MyMT model: akciğere metastaz
• Prostat: TRAMP X FBV fareler
• HTLV-1 viral onkogen : lösemi lenfoma
• Fare myc mutasyonu Burkitt lenfoma
İn Vivo Metastaz Hayvan Modelleri
• Kanser 2.ci ölüm nedeni, ölüm metastazdan.
• Metastazın moleküler mekanizmalarını anlamada,
• Metastazı önleme, engelleme ve tedavi etmede
yeni yöntemler geliştirmede gereklidir.
• Subkutan ksenograft modelde metastaz olmaz.
• Genel metastaz için IV uygulama, intrakardiyak
(sol ventrikül içine) intraosseöz (tibia, femur)
Intraperitoneal uygulama ya da metastatik organ
spesifik uygulamalar sözkonusudur.
• (Kemik, Akciğer, Beyin, Karaciğer)
• Model hasta modeline uygun, klinik gerekli,
çoğaltılabilir, sürdürülebilir olmalıdır.
• İdeal model yoktur. Var olan modelleri tanıma,
zayıf ve güçlü yönlerini kavrama, çalışma
planlamada ve başarılı bir kanser
araştırmasında çok işe yarar.
Kemik Metastaz modelleri
Meme, prostat, akciğer kanseri
Multil myelom, tiroid, böbrek kanseri, lenfoma,
Ewing sarkom
Kemik iliği mikroçevresi ve tümör hücreleri
etkileşimi
Spontan kanser, kimyasal genetik uyarılmış
kanser, ksenograft model, metastazda da geçerli
hipoteze, bilimsel soruya göre model seçeceğiz.
Kemik Metastazı
• Fare, Sıçan, Köpek, nadiren kedi
• İmmun yetmezlikli hayvan kullanımı metastazda immun
sistemini araştırmada dezavantajdır.
• Ortotopik enjeksiyon sonrası kemik metaztazı seyrek
• IV kuyruk veni ilk hedef akciğerdir. Kemik metastazı
nadir.
• Dolaşıma intrakardiyak verilen tümör hücrelerinde
metastaz olan hayvan oranı, yeri, sayısı aynı
olmamaktadır. Biolüminisent görüntüleme gerektirir
(hücre hattına lusiferaz eksprese eden vektör
transfeksiyonu).
• Kemik içi enjeksiyon etkili
• Subkutan kemik implante etme: fetal insan
kemiği,
Fare vertebrası tam metastaz modeli değil ama
kemik tümör etkileşimi için iyi model.
• Meme kanseri hücre hattı MDA-MD-231 dolaşıma
enjeksiyonu 2-3 haftada kemik met yapar. (MDAMB-435) (MCF-7)
• 4T1 Balb/cfC3H) kökenli kemik met yapar meme
kanseri
İlaç, Karsinojen ve Profilaksi Çalışmaları
• Yeni geliştirilen bir kanser ilacın antikanser etkisi
yanısıra, başka bir endikasyonla geliştirilen ilacın
teratojen, kanserojen olup olmadığının
araşrıtılması.
• Temas halinde olduğumuz, olacağımız, doğal
yapay bileşiklerin, kanserojen olup olmadığının
araştırılması
• Bir maddenin kanser önleyici olup olmadığının
araştırılması
• İn vitro kanıtlar sonrası deney hayvanına
geçilmesi gerekir.