2024年3月31日发(作者:奇闻趣事)
10
[
文章编号
]
1000-2200(2021)01-0010-05
J
Bengbu
Med
Coll
,
January
2021
,
Vol.
46
,
No.
1
•
基础医学
•
5-Fu
在新一代结肠癌
PDX
模型中治疗剂量的研究
刘
靖
1
,
陈
战
1
,
李
鹏
2
,
李
迪
2
,
涂永久
1
[
摘要
]
目的
:
建立结直肠癌病人来源的异种移植
(
PDX)
模型
,
探讨氟尿嘧啶
(
5-fluorouracil,5-Fu)
的药效
、
毒性与给药剂量之
间的关系
。
方法
:
将新鲜的结直肠癌手术标本移植至免疫缺陷小鼠皮下
,
建立
PDX
模型并稳定传代
,
检测模型的溯源性
;
分别
给予
5
、
10
、
20
、
40
、
60
mg/kg
浓度的
5-Fu,
测量肿瘤体积
、小鼠体质量变化和死亡情况等
。
结果
:
成功建立
PDX
模型
,
溯源性高
达
99.
96%
。
5-Fu
5
、
10
、
20
、
40
、
60
mg/kg
剂量组对应的肿瘤抑制率分别为
33%
、
49%
、
68%
、
92%
,100%
。
其中
,40
mg/kg
剂量
组小鼠体质量剧减
,60
mg/kg
剂量组死亡率达
100%
o
结论
:
5-Fu
的体内抑瘤效果及毒性与剂量密切相关
,10
~
20
mg/kg
剂量
的
5-Fu
较适合
PDX
模型的药效评价。
[
关键词
]
结直肠肿瘤
;
氟尿嘧啶
;
病人来源肿瘤异种移植
[
中图法分类号]
R
735.
3
[
文献标志码
]
A
DOI
:
10.13898/.
issn.
1000-2200.
2021
.
01
.
003
Study
on
the
therapeutic
do
of
5-fluorouracil
in
a
new
generation
PDX
model
of
colon
cancer
LIU
Jing
1
,CHEN
Zhan
1
,LI
Peng
2
,LI
Di
2
,TU
Yong-jiu
1
(1.
Department
of
General
Surgery
,
Chenggong
Hospital
Affiliated
to
Xiamen
University
,
Xiamen
Fujian
361000
;
2.
Department
of
General
Surgery
,
Xiang
'
an
Hospital
Affiliated
to
Xiamen
University,
Xiamen
Fujian
361102
,
China)
[
Abstract
]
Objective
:
To
establish
the
patient-derived
tumor
xenografts
(
PDX
)
model
of
colorectal
cancer
(
CRC
)
,
and
explore
the
relationship
among
the
anticancer
effects,
toxicity
and
do
of
5-fluorouracil
(
5-Fu)
.
Methods
:
The
fresh
human
CRC
tissues
were
subcutaneously
transplanted
into
immunodeficient
mice
to
establish
a
PDX
model,and
the
traceability
of
the
test
model
was
detected.
The
mice
were
treated
with
5,10,20,40
and
60
mg/kg
of
5-Fu,
respectively,
and
the
tumor
volume
,
body
mass
and
mortality
were
measured.
Results
:
The
PDX
model
was
successfully
established,and
the
traceability
was
99.
96%
.
The
tumor
inhibition
rates
of
5,10,
20,40
and
60
mg/kg
of
5-Fu
were
33%
,49%
,68%
,92%
and
100%
,
respectively.
Among
them
,
the
body
weight
of
mice
significantly
lost
in
40
mg/kg
do
group
,
and
the
mortality
of
60
mg/kg
do
group
was
100%
.
Conclusions
:
The
efficacy
and
toxicity
of
5-Fu
are
cloly
related
to
the
dos
,
and
the
10
-
20
mg/kg
of
5-Fu
is
suitable
for
the
efficacy
evaluation
of
PDX
model.
[
Key
words
]
colorectal
neoplasms
;
5-fluorouracil
;
patient-derived
tumor
xenografts
结肠癌为临床常见的消化类疾病
,
属于恶性肿
瘤之一
,
发病率较高
[
l
]
o
早期结肠癌手术治疗后
5
性
、
分子多样性以及微环境
,
为评估药效
、
解决临床
治疗难题奠定研究基础
,
是新型的有效的肿瘤研工
具⑷
。
临床常用的抗结肠癌药物
,
如氟尿嘧啶
(5-
fluorouracil,5-Fu
)
、
奥沙利铂
、
吉西他滨和伊立替康
等都有一定的不良反应
。
其中
,5-Fu
常被用作阳性
年生存率可达
90%
~95%
,
而晚期仅有
5%
⑵
。
因
此
,
对于晚期结肠癌的病人
,
根治术治疗已经不再适
合
,
临床多用化疗药物来减小病灶
、
缓解症状
,
以达
到延长病人生存期
、
提高生活质量的目的
。
新型化
疗药物及靶向药物不断出现
,
但新药在进入芋期临
床试验过程中超过
95%
会被淘汰
[
3
]
,
因此
,
更精准
的临床前体内试验是必要的
。
新一代动物模型
—
—
药对照来间接评价新药的药效
,
但不同研究者采用
5-Fu
作为阳性药时使用的药物剂量不一
,
药效与毒
性差异很大
。
本研究对
5-Fu
在
PDX
模型中的药效
与毒性进行研究
,
评价
5-Fu
的药效和毒性与给药剂
病人来源肿瘤异种移植模型
(
patient-derived
tumor
xeno
grafts,PDX
)
应运而生
。
PDX
是将病人的肿瘤直
接接种到高度免疫缺陷小鼠体内而建立起来的动物
模型,该模型能够保持原代肿瘤的异质性
、
组织学特
[
收稿日期
]
2019
-09
-06
[
修回日期
]
2020
-05
-27
量之间的关系
,
以期为
5-Fu
在
PDX
模型中作为阳
性药对照时的剂量选择提供参考
。
现作报道
。
1
材料与方法
1
.
1
试剂与动物
5-Fu
为
Sigma
公司
(
美国
)
产
[
作者单位
]
1.
厦门大学附属成功医院普通外科
,
福建厦门
品
。
青霉素链霉素溶液
、
RPMI-1640
培养基为
Gibco
公司
(
美国
)
产品
。
实验动物选取
SPF
级雌性
NCG
小鼠
(
4
~6
周龄
,
体质量
15
~20
g
)
,SPF
级雌性
361000
;
2.
厦门大学翔安附属医院普通外科
,
福建厦
门
361102
[
作者简介
]
刘靖
(
1982
-
)
,
男
,
硕士研究生
,
主治医师
.
[
通信作者
]
涂永久
,
博士
,
主任医师
.
:
707581
937@
qq.
com
BALB/c
裸鼠
(
6~7
周龄
,
体质量
22
~25
g
)
,
均购自
蚌埠医学院学报
2021
年
1
月第
46
卷第
1
期
11
南京大学南京生物医药研究院
:
SCXK(
苏
)2015-
后续实验
。
取各代组织
,
进行基因分型及组织病理
检测
,
分析肿瘤组织的溯源性
。
0001
]
,
饲养于厦门大学动物实验中心
SPF
级屏障
设施中
[
SYXK
(
闽
)
2018-0009
]
,
环境温度
23
~
25
益
,
相对湿度
40
%
,12
h
昼夜交替
,
饲料经辐照处
理
,
饮用水经高压灭菌处理
,
动物自由摄食和饮水
。
1.2
样本收集
肿瘤标本来自厦门大学附属成功
1.4
分组与给药
将选取的荷瘤鼠肿瘤剪切成均
匀的小块
,
分别接种于裸鼠皮下
。
当
3
代移植瘤
(
P3)
增长至约
150
mm
3
时
,
选取瘤体大小均一的裸
鼠
30
只
,
随机分为
6
组
(
n
=6)
。
空白对照组腹腔
医院接受手术的结直肠癌病人
,
经肠镜病理明确诊
断为结直肠癌
,
行手术切除结直肠癌病灶
。
经过病
人本人及家属同意
,
仅供实验研究
。
病人新鲜的肿
注射
0.9%
氯化钠溶液
,
另外
5
组分别腹腔注射
5
、
10
、
20
、
40
、
60
mg/kg5-Fu,
每天
1
次
,
连续
5
d
。
1.5
观察指标
治疗开始后
,
每天观察动物一般状
况并记录
,
间隔
2
d
测一次小鼠体质量
、
肿瘤体积
。
游标卡尺测量皮下肿瘤的长度记为
(L)
,
宽度记为
瘤组织命名为
P0
代
。
P0
代组织应在标本离体
30
min
内于手术室采集完成
,
避开液化坏死区域
,
将
肿瘤组织切成小块
,
置于含
1%
青霉素链霉素的
(W)
,
根据公式
1/2
x
(W
2
XL)
计算肿瘤体积
。
当
瘤体积达到约
2
000
mm
3
或饲养时间达到
48
d
,
无
论哪个数据先达到即终止该组实验
。
分离各组肿
RPMI-1640
培养基中
,
冰浴保存
,
用于构建动物
模型
。
1.3
PDX
模型的建立
于超净工作台
,
用无菌器
械去净肿瘤周围结缔组织和液化坏死区域
,
组织修
瘤
,
称量瘤体质量,计算抑制率
。
抑瘤率
(%)=(
对
照组平均瘤质量
-
实验组平均瘤质量)
/
对照组平
剪成
3
mm
X
3
mm
X
3
mm
左右小块
,
再用含
1%
青
霉素链霉素的
RPMI-1640
培养基洗涤
3
次
,
每次约
5
min
。
用
75%
乙醇消毒已麻醉的
NCG
小鼠侧部皮
肤
,
轻拉皮肤
,
套管针刺入皮下
,
轻推针心将组织塞
均瘤质量
X
100%
。
摘取肺
、
脾
、
胸腺
、
肝称量质量
,
分析各脏器变化
。
其中
,
脾
(
胸腺
/
肺
/
肝
)
指数
(
mg/
10
g)
=
脾
(
胸腺
/
肺
/
肝
)
质量
/
小鼠体质量
X10
。
1.6
统计学方法
采用方差分析和
q
检验
。
2
结果
2.1
PDX
建模情况
连续测定移植瘤体积
,
结果
入皮下
,
消毒穿刺点
。
种植部位发现明显肿瘤生长
为种植成功
(
命名为
P1
代
)
,
按照
V
=
1/2
X
长
X
宽
2
计算肿瘤体积
,
待肿瘤体积长至
1
000
mm
3
左右时
无菌条件下颈椎脱臼法处死实验动物并取肿瘤
。
病
人来源肿瘤组织移植成瘤率关键环节
,
P1
代实验动
显示
PDX
原代模型
(
P1
)
在接种后
20
d
左右成功形
成瘤体
,
在接种部位触及结节质硬
、
活动度差
,49
~
物选用高度免疫鼠
NCG
小鼠
,
有助于提高成瘤率
。
成瘤后
,
移植瘤的生长就相对稳定
,
后续实验则改用
BALB/c
裸鼠作为动物模型
。
同样方法种植于
56
d
肿瘤体积可以达到传代要求
。
肿瘤传代后
(P2)
生长速度明显快于
P1
代
(
P
<0.01)(
见表
1
、
图
1A),
符合肿瘤生长的特点
。
基因检测结果显示
,
经过传代后
,
肿瘤组织与病人术后
P0
代肿瘤组织同
源性为
99.96%
。
组织病理切片染色
,
也显示各代
BALB/c
裸鼠
,
每例
P1
代肿瘤种植
2
只小鼠
,
种植
部位发现明显肿瘤生长为种植成功
(
命名为
P2
代)
。
从
P2
代中选出生长良好的荷瘤鼠肿瘤
,
进行
肿瘤组织差异不大
(
见图
1B)
。
A
:
P1
代荷瘤小鼠
;
B
:
P2
代荷瘤小鼠
;
C
:
P1
代荷瘤小鼠肿瘤组织HE染色
;
D
:
P2
代荷瘤小鼠肿瘤组织
HE
染色
图
1
PDX
模型生长情况
2.2
5-Fu
抗肿瘤效果
与空白对照组比较
,5
mg/
死
,
有复发的趋势
。
40
mg/kg
剂量组与空白对照组
相比差异显著
(
P
<0.01),
较早出现坏死
,
与
20
mg/
kg
剂量组肿瘤体积增长变缓
(
P
<0.01)
。
10
mg/kg
剂量组肿瘤体积抑制较
5
mg/kg
组更加明显
(
P
<
0.01),
但瘤体未出现坏死
。
20
mg/kg
剂量组肿瘤
kg
剂量组比较坏死周边无残留瘤组织
,
继而出现结
痂
,
在
39
d
时出现治愈情况
。
60
mg/kg
剂量组的肿
瘤体积基本没有增长的趋势
,
抑制效果最显著
,
但同
细胞主要聚集于肿瘤块周围
,
中央的细胞大部分坏
12
J
Bengbu
Med
Coll
,
January
2021
,
Vol.
46
,
No.
1
时不良反应也大
,
小鼠日渐消瘦
,
10
d
内出现死亡
(
见表
2
、
图
2
)
。
实验终止时
,
剥离肿瘤称质量
,
计
算抑制率
,5、
10
、
20
、
40
、
60
mg/kg
剂量组对应的肿
质量变化率逐渐降低
(
P
<0.01
)
(
见表
3
)
。
40
mg/
kg
剂量组小鼠体质量先下降
,
小鼠状态较差
、
消瘦
、
活动能力减弱
,
但后期有逐步恢复的趋势
。
60
mg/
瘤抑制率分别为
33%
、
49%
、
68%
、
92%
和
100%
。
表
1
P1
和
P2
代小鼠不同时间点移植瘤体积变化情况
(
n
=6
;
x
士
s
)
分组
------------------
小鼠移植瘤体积/讪
3
kg
剂量组小鼠体质量急剧下降
,
出现严重便秘现
象
,
在
12
d
就开始出现死亡
,
在
21
d
全组小鼠均死
亡
,
死亡率为
100%
。
2.4
5-Fu
对荷瘤小鼠各组织毒性
5
、
10
mg/kg
组
小鼠肺
、
脾
、
胸腺和肝指数与空白对照组差异均无统
7
d
21
d
35
d
340.99
±31.88
49
d
P1
代
26.
91
±0.67116.76±17.45
839.07
±54.83
—
—
计学意义
(
P
>0.
05
)
;
20
mg/kg
组小鼠脾指数明显
巴
代
t
86.32
±1.65
360.26±18.81
1243.39
±45.86
39.
58
<0.01
高于空白对照组
,
胸腺指数明显低于空白对照组
(
P
<0.01
)
;
40
mg/kg
组小鼠肺
、
脾
、
胸腺和肝指数
与空白对照组
、
20
mg/kg
组差异均有统计学意义
81.
72
23.
25
<0.
01
P
<0.01
—
2.3
5-Fu
对荷瘤小鼠体质量和存活率的影响
随
(
P
<0.05
~
P
<0.01
)
(
见表
4
)
。
5-Fu
剂量增加
,
10
、
20
、
40
、
60
mg/kg
剂量组小鼠体
表
2
各组小鼠不同时间点的肿瘤体积比较
(
n
;
=6
;
x
士
s
;
mm
3
)
分组
3
d
288.47
±6.03
213.95
±3.93
*
*
217.71
±7.06
*
*
9d
507.
25
士
26.
13
371.45
士
15.09
*
270.84
士
12.04
*
*##
*##
15
d
876.
60
士
29.
22
580.38
士
13.24
*
*
21
d
空白对照组
1
349.46
±43.02
831.03
±43.42
*
*
594.35
±10.45
*
*##
5
mg/kg
组
10
mg/kg
组
20
mg/kg
组
436.64
士
17.29
*
*##
190.
71
士
4.
61
*
168.62
±4.08
*
*
##▲银
*
##▲▲△△
*
##▲▲△△
257.
85
士
6.
31
*
234.
29
士
7.
29
*
356.50
士
31.95
*
278.75
士
15.07
*
—
*
##
▲银
*
##▲
▲△吟
482.66
±53.68
*
373.10
士
22.90
*
—
*##▲
*##▲▲△
40
mg/kg
组
60
mg/kg
组
*
##▲
*
##▲▲△△
▽
160.73
±2.69
*
262.
00
<
0.
01
192.
43
士
4.
38
*
204.
60
<
0.
01
39
830.
000
F
322.
70
<
0.
01
310.
70
<
0.
01
P
MS
组内
分组
6
408.
000
27
d
1
715.05
±74.87
1
272.22
±45.63
*
*
821.81
±29.29
*
583.
33
士
28.
91
*
166
300.
000
33
d
1
966.
49
士
82.
70
1
620.73
±36.82
*
*
1
087.
14
士
85.
19
**##
668.52
±34.50
*
*##
▲银
—
—
450
600.
000
39
d
空白对照组
2
384.
00
士
67.
37
1
823.
92
士
53.
7
**
1
269.
14
士
27.
59
**##
733.05
±35.43
**##▲▲
—
—
5
mg/kg
组
10
mg/kg
组
20
mg/kg
组
*##
*
##▲银
*
##
▲▲吟
40
mg/kg
组
60
mg/kg
组
439.71
±37.46
*
—
F
382.
20
<
0.
01
237.
00
<
0.
01
642.
50
<
0.
01
P
MS
组内
824
300.
000986
100.
000
1
517
000.
000
q
检验
:
与空白对照组比较
*
*P
<0.01
;
与
5
mg/kg组比较
##
P
<0.01
;与
10
mg/kg
组比较
▲
”
<0.05
,银
▲P
<0.01
;
与
20
mg/kg
组比较
△
P
<0.05,AAP
<0.01
;
与
40
mg/kg
组比较
▽
P
<0.05
空白对臆组
5
mg/kg
组
10
mg/kg
组
20
mg/kg
组
40
mg/kg
组
60
mg/kg
组
图
2
各组小鼠瘤体典型图片
蚌埠医学院学报
2021
年
1
月第
46
卷第
1
期
表
3
各组小鼠体质量变化情况比较
(
n
:
=6
;
x
±
s
)
分组
13
小鼠体质量变化率
/%
6
d
12
d
18
d
120.66±4.20
24
d
30
d
空白对照组
106.28
±5.42
110.19±2.76
116.21
±3.70
119.41
±2.58
126.
97
±4.53
131.53±3.25
*##
*##
133.29
±6.18
5
mg/kg
组
10
mg/kg
组
125.51
±2.81
*
*##
134.69±4.22
*##
*##
104.53
±3.16
##
102.70±2.52
##
97.80
±2.16
*
*##
银▲△吟
106.34±3.83
*
106.67
±2.69
*
111.30±3.41
*
110.28±2.44
*
117.17±3.63
*
113.54±2.26
*
120.76
±4.57
*
*
##
20
mg/kg
组
*
##
▲银
*
##▲▲△△
118.80±2.34
*
*
##
40
mg/kg
组
60
mg/
kg
组
87.91
±2.04
*
_
91.89±2.08
*
*
:##
▲▲△△
▽▽
82.48
±1.54
*
*##
▲▲△△
▽▽
75.57
±2.08
*
*
##▲
▲△吟
▽▽
95.98
±2.45
*
90.17±2.14
*
*
##▲▲△△
*
##▲▲
△△
g]
65
±
1
91
*
*##▲▲△△
—
F
24.31
<0.01
1
042.
00
146.
50
161.60
<0.
01
160.60
P
MS
组内
<0.01
7
606.
000
<0.01
<0.01
10.457
1
370.
000
1
734.
000
2
762.
000
q
检验
:
与空白对照组比较*
P
<0.05,
*
*P
<0.01
;
与
5
mg/kg
组比较##
P
<0.
01
;
与
10
mg/kg
组比较
银银
卩
<0.01
;
与
20
mg/kg
组比较
吟吟
卩
<0.01
;
与
40
mg/kg
组比较
▽
▽
P
<0.
01
表
4
各组小鼠各脏器质量指数比较
(
x
±
s
)
分组
n
6
6
6
6
肺指数
脾指数
胸腺指数
0.21
±0.02
0.19±0.03
肝指数
1.26±0.
12
1.24±0.
10
空白对照组
0.19±0.02
0.18
±0.02
0.18
±0.03
1.2±0.09
5
mg/kg
组1.2±0.11
1.4±0.15
2.
1
±0.
18
**##▲▲
10
mg/kg
组
20
mg/kg
组
0.18
±0.03
1.32±0.15
1.37
±0.120.19±0.01
0.12±0.02
*
*
##
▲银
40
mg/kg
组
F
P
4
—
—
—
0.14±0.01
…
##
▲
▲△吟
4.
34
4.4±0.12
*
*
##
▲
▲△吟
441.
40
<0.01
0.06±0.01
**##
▲
▲△吟
27.
19
<0.01
1.04±0.09
*^▲△吟
5.14
<0.01
0.
01
0.
002
MS
组内
△
吟
P
<0.01
8.
161
0.
187
0.
073
q
检验
:
与空白对照组比较
*
P
<0.05,
*
*P
<0.01
;
与
5
mg/kg
组比较
##
P
<0.01
;
与
10
mg/kg
组比较
银银
尸
<0.01
;
与
20
mg/kg
组比较
3
讨论
PDX
模型较好地保持了原发性瘤中大多数的
模型中采用
5-Fu
作为阳性药
,
其剂量为
33
mg/kg,
腹腔注射
,
每周
2
次
,
周期为
32
d
。
CIOMEI
等
[
9
]
在
人结肠癌细胞株
HCT-116
裸鼠肿瘤模型研究中采
用了
50
mg/kg
的剂量
。
HARRIS
等
[
10]
在人结肠癌
关键基因和信号通路活性
,
能够更好地模拟肿瘤病
人亲本基因学特征
,
且不同肿瘤病人来源的
PDX
模
型其生物学和遗传学特性会有所不同
,
恰好满足靶
细胞株
HT29
裸鼠肿瘤模型研究中采用了
65
mg/kg
的剂量
。
不同文献报道的剂量
、
给药方式
、
给药周期
等都各有差异
。
但是
,
在新一代模型一
PDX
模型
上尚未有研究
。
向药物筛选和个体化治疗的要求
[
5
]
。
因此
,PDX
模
型的应用具有独特优势
。
传统评价新药药效的体内试验
,
模型常选用肿
本研究首次探讨
5-Fu
在
PDX
模型中的适宜用
瘤细胞株异种移植模型
,
化疗方案的阳性对照药物
量
,
结果显示
,
模型动物的抑瘤效果与
5-Fu
的剂量
关系密切
,
毒性也是如此
。
60
mg/kg
高剂量表现为
常选用
5-Fu
。
但是
,
不同剂量的
5-Fu
所表现的药效
与毒性差异很大
,
若试验中选用的剂量不合适
,
可能
会因药效不好或毒性过大引起动物死亡率过高进而
高毒性
,
模型动物出现死亡
,
不适合应用
。
40
mg/kg
抑瘤效果好
,
但毒性也较大
,
预测动物需要有一段时
间的机体机能恢复期
。
20
mg/kg剂量抑瘤效果好
,
毒性小
,
模型动物体质量
、
组织变化小
,
尤其是对免
发挥不了阳性药的对照效果
。
已有报道
[
6
]
对
5-Fu
在小鼠结肠癌模型中的药
效与毒性做了研究
,
为该药作为阳性药时的剂量选
疫系统一脾
、
胸腺及肝脏等组织影响小
。
根据本
择提供参考
。
朱磊等
[7
]
在人结肠癌细胞株
CT26
裸
研究结果
,
推测在用药疗程上做细致研究
,
有望达到
治愈疗效
。
而
10
mg/kg
剂量有抑制效果
,
但较
鼠结肠癌模型中采用
5-Fu
作为阳性药
,
其剂量为
20
mg/kg,
灌胃给药
,
每天
1
次
,
周期
10
d
。
CLSACK
等
[
8
]
在人结肠癌细胞株
LoVo
裸鼠结肠癌
20
mg/kg
剂量疗效弱
。
(
下转第
17
页
)
蚌埠医学院学报
2021
年
1
月第
46
卷第
1
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17
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本文编辑卢玉清
)
(
上接第
13
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,
10
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mg
/kg
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5-Fu
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PDX
模型的药效评价
,
可为其他
PDX
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本文编辑卢玉清
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