Výběr Onco4D(TM) biodynamické chemoterapie pro pacienty s rakovinou močového měchýře

ODŮVODNĚNÍ STUDIE: Prokázaná schopnost MCT přesně vyhodnotit nádorové xenoimplantáty z něj může vytvořit spolehlivou techniku ​​pro stratifikaci nádoru pacienta na základě predikované odpovědi na terapii, která by mohla umožnit výběr léčby na základě osobních potřeb jednotlivého pacienta. Tato studie je navržena tak, aby vyhodnotila MCT jako test pro predikci chemosenzitivity na léčbu chemoterapeutickými látkami běžně používanými v neoadjuvantní a adjuvantní léčbě rakoviny močového měchýře. Pokud budou pozitivní, výsledky této studie poskytnou základ pro rozšířené klinické studie a použití MCT při výběru terapie.

POZADÍ: Zobrazování živých buněk se stalo standardem pro analýzy s vysokým obsahem a aplikace pro objevování léků. Nejběžnější testy na živých buňkách zahrnují testy životaschopnosti, proliferace a cytotoxicity, protože buněčná fyziologie a funkce jsou měřeny v reakci na aplikované poruchy xenobiotik. Testy buněčné a tkáňové životaschopnosti se typicky měří pomocí exogenních vitálních barviv jako biomarkerů membránové integrity nebo buněčné metabolické aktivity. Barviva jsou však invazivní, potenciálně toxická a často vyžadují fixaci tkáně nebo permeabilizaci membrán. Kromě toho běžný formát analýzy s vysokým obsahem a průtokové cytometrie vyžaduje izolované buňky nebo buňky distribuované na plochých tvrdých površích. Izolované buňky postrádají mnoho biologicky relevantních mezibuněčných spojení a komunikací, které jsou charakteristickým znakem zdravé tkáně, a zploštělé buňky na destičkách mají patologické tvary a anizotropní buněčné adheze.

Naléhavou prioritou je objev technologie, která dokáže předvídat reakci na léčbu rakoviny. Zatímco existuje mnoho technologií pro hodnocení časné reakce na léky ex vivo, potřeba provádět testy životaschopnosti, cytotoxicity a proliferace v trojrozměrné tkáni nebo kultuře se stává stále naléhavější, protože odpověď na lék ve 2D často není stejná jako odpověď na lék v biologickém prostředí. - relevantní trojrozměrná kultura. Je to částečně proto, že genomové profily nejsou zachovány v jednovrstvých kulturách. Existuje několik studií, které sledovaly expresi genů spojených s přežitím buněk, proliferací, diferenciací a rezistencí vůči terapii, které jsou ve 2D kulturách exprimovány odlišně ve srovnání s trojrozměrnou kulturou. Například buněčné linie epiteliální rakoviny vaječníků, hepatocelulárního karcinomu nebo rakoviny tlustého střeva vykazují profily exprese více podobné těm z nádorových tkání, když se měří v trojrozměrné kultuře, ale ne když rostou ve 2D. Kromě toho trojrozměrné prostředí 3D kultury představuje odlišnou farmakokinetiku než 2D jednovrstvá kultura a vytváří rozdíly v citlivosti na léky proti rakovině. A konečně, většina současných technologií se spoléhá na destruktivní hodnocení koncových bodů, které brání smysluplnému dlouhodobému sledování odezvy na léčbu v průběhu času.

Jednou z hlavních výzev při migraci testů odezvy na léky do třetí a čtvrté dimenze bylo najít způsob, jak extrahovat životně důležité informace z hloubky (až milimetru) uvnitř živé tkáně. Tkáň je průsvitná a světlo se může šířit difuzně mnoho centimetrů. Kromě toho dynamické pohyby živých buněk způsobují dynamický rozptyl světla, který vytváří fázové fluktuace na polech rozptýleného světla, které lze měřit jako dynamické skvrny v difúzně odraženém světle z tkáně. To je základem difuzní vlnové spektroskopie (DWS) a difuzní korelační spektroskopie (DCS), ale tyto techniky postrádají hloubkové rozlišení. Výkonným nástrojem při charakterizaci šíření světla v tkáních je použití interferometrie. Interferometrická detekce je základním procesem optické koherentní tomografie (OCT), což je technika bodového skenování, která potlačuje skvrnitost, ačkoli dekorelace skvrn v datech OCT může poskytnout podobné informace, jaké poskytuje DCS. To bylo použito k měření intracelulární reologie a k nalezení dynamických signatur apoptózy. Transport lze také detekovat v buněčném rozlišení pomocí mikroskopie s fázovým kontrastem, ale tento přístup nelze použít v tlustých tkáních.

Dr. Nolte a jeho kolegové vyvinuli objemově rozlišené dynamické zobrazování tkání, které využívá výhod hloubkové selektivity z nízkokoherentní interferometrie v kombinaci s vysokým kontrastem skvrn v digitální holografii se širokým osvětlením. Technika se nazývá pohyblivá kontrastní tomografie (MCT) a využívá digitální holografii s nízkou koherencí k pronikání až 1 milimetru do živé tkáně k měření dynamiky skvrnitosti z rozptylu světla z dynamického pohybu v živých buňkách. Dříve se používal jako test cytotoxicity ke studiu účinnosti antimitotických léčiv. Technologie v podstatě funguje tak, že profiluje „pohyb“ buněčných organel. Specifické změny v pohybu organel jsou detekovatelné velmi časně v buňkách, které procházejí odpovědí na chemoterapeutickou léčbu, a mohou být použitelné jako časný prediktor chemoterapeutické odpovědi.

MCT je založeno na optické koherenci zobrazování (OCI). OCI je celopolní krátkokoherenční holografie, která shromažďuje zpětně rozptýlené skvrny. Pomocí koherenčního gatingu může OCI opticky řezat tkáň až do hloubky 1 mm. MCT specificky používá intracelulární pohyb jako endogenní kontrast k charakterizaci submikronového subcelulárního pohybu uvnitř trojrozměrné živé tkáně.

EX VIVO ANALÝZA CHEMOSENZITIVITY RAKOVINY MCT byla dříve aplikována ke studiu účinnosti antimitotických léčiv pomocí mnohobuněčných nádorových sféroidů. Při aplikaci MCT na nádorové xenoimplantáty je také schopen vykazovat významně odlišnou odpověď mezi dvěma buněčnými liniemi pod cisplatinou. Po aplikaci léku klesne hodnota normalizované směrodatné odchylky (NSD) buněčné linie citlivé na platinu (A2780) z 0,7 na 0,1 za 8 hodin. Naproti tomu hodnota NSD u buněčné linie rezistentní na platinu (A2780-CP70) zůstává téměř konstantní (0,81 až 0,80) 9 hodin po aplikaci léčiva. Hodnota NSD normální myší tkáně připojené k nádorovému xenoštěpu se ve srovnání s A2780 snižuje jen málo (0,6 až 0,52).

V další studii ve veterinárním klinickém prostředí byla MCT použita k predikci výsledku pacienta pro psí non-Hodgkinův lymfom. Psí non-Hodgkinovy ​​lymfomy jsou zpočátku charakterizovány nádorovou infiltrací periferních lymfatických uzlin. Psí non-Hodgkinovy ​​lymfomy se liší svou klinickou agresivitou a odpovědí na chemoterapii. Jediným současným biomarkerem chemoreaktivity je imunofenotyp nádorových buněk (tj. původ T-buňky vs. B-buňka), ale chemoreaktivita se v rámci imunofenotypu ohromně liší, což snižuje klinickou využitelnost tohoto biomarkeru. V naší studii jsme použili MCT k měření heterogenní odpovědi biopsií psího lymfomu na standardní péči doxorubicin. Biodynamické znaky citlivosti na doxorubicin ex vivo korelovaly s výsledkem psího pacienta. Tyto studie poprvé prokázaly užitečnost intracelulárních biodynamických markerů bez označení pro predikci terapeutické účinnosti pro léčbu rakoviny u psů.

SPECIFICKÉ CÍLE Primárním cílem studie je prozkoumat proveditelnost použití MCT jako chemosenzitivního testu u pacientů s rakovinou močového měchýře, kteří dostávají neoadjuvantní chemoterapii, porovnáním vzorců MCT konzistentních s chemoterapeutickou odpovědí nebo rezistencí ex-vivo s potvrzenou odpovědí nebo rezistencí na chemoterapii, jak bylo měřeno pomocí hodnocení odpovědi Kritéria pro solidní nádory (RECIST) v1.1.

PRIMÁRNÍ KONCOVÝ BOD: Objektivní patologická odpověď měřená v době operace.