Vyhodnocení účinnosti pooperační adjuvantní chemoterapie u rakoviny močového měchýře na základě organoidní technologie.

1. Výzkumné pozadí (Prezentace racionálu a významu této studie na základě současného domácího a mezinárodního výzkumu)

   Rakovina močového měchýře je maligní nádor pocházející z urotelu močového měchýře a zaujímá první místo v incidenci mezi urogenitálními nádory v Číně. Mezi nimi je uroteliální karcinom nejčastější a představuje více než 90 % případů rakoviny močového měchýře [1]. Klinicky je rakovina močového měchýře na základě hloubky invaze nádoru do stěny močového měchýře a prognostických charakteristik klasifikována na nemuscle-invasive (NMIBC) a muscle-invasive (MIBC) rakovinu močového měchýře. MIBC představuje přibližně 20 % nově diagnostikovaných případů rakoviny močového měchýře [2-3], ale její prognóza je výrazně horší než u NMIBC, s 5letou celkovou přežitelností (OS) přibližně 60–70 % [4-5].

   U pacientů s onemocněním ve stadiu T2~T4a bez vzdálených metastáz je obvykle standardní léčbou radikální cystektomie (RC) [2-3]. U vysoce rizikových pacientů s onemocněním pT3-pT4 a/nebo stavem pN+ M0 je však 5letá přežitelnost po RC pouze 25–35 % [2, 6-8]. Kombinace systémové terapie s chirurgií proto hraje klíčovou roli v redukci míry progrese nádoru. Četné retrospektivní studie ukázaly, že adjuvantní chemoterapie po RC může oddálit recidivu a zlepšit celkové přežití, což přináší klinický benefit. Skinner et al. [9] referovali o první randomizované studii, která prokázala přínosy skupiny s adjuvantní chemoterapií z hlediska bezpříznakového přežití (DFS) (51 % vs. 34 %) a celkového přežití (44 % vs. 39 %, n.s.) v 5 letech. Další prospektivní randomizovaná studie, o které referovali Freiha et al., zkoumala přínos adjuvantní chemoterapie CMV po RC u 50 pacientů s onemocněním pT3b-T4, N0/+, M0 [10]. Směrnice proto doporučují adjuvantní chemoterapii pro vysoce rizikové pacienty s onemocněním pT3~pT4 nebo lymfatickými metastázami [11]. V současnosti běžně používané adjuvantní chemoterapeutické léky pro rakovinu močového měchýře zahrnují: cisplatinu, gemcitabin, methotrexát, vinblastin, doxorubicin, paclitaxel... Rozmanitost chemoterapeutických léků a různé způsoby podání však vedou k tomu, že výběr léčebného režimu často závisí na klinické zkušenosti lékařů nebo konkrétních výzkumných zjištěních, chybí jednotný standard a vyznačuje se empirismem a náhodností. Někteří pacienti navíc vykazují vnitřní rezistenci k určitým chemoterapeutickým látkám. V době, kdy klinické hodnocení potvrdí necitlivost pacienta na podaný lék, často již došlo k závažným toxickým vedlejším účinkům, které mohou dokonce vést k multirezistenci (MDR), čímž pacienta připraví o možnost volby alternativních léčeb. Jak tedy vyhodnotit odpověď na chemoterapii, vyhnout se primárně rezistentním lékům a přímo vybrat vysoce citlivé látky k dosažení individualizované chemoterapie se stalo výzkumným horkým tématem.

   Realizace přesné léčby rakoviny do značné míry závisí na testování citlivosti na léky. Prostřednictvím přesných a individualizovaných experimentů se screeningem chemoterapeutických léků lze před zahájením léčby identifikovat pro každého pacienta nejúčinnější a nejméně toxický léčebný režim. Vývoj pacientově specifických chemoterapeutických plánů představuje nový výzkumný směr pro dosažení přesné léčby rakoviny močového měchýře a zlepšení účinnosti chemoterapie. Dříve byly častěji používanými preklinickými modely tradiční nádorové buněčné linie a pacientově odvozené xenograftové (PDX) modely. Kultivace nádorové buněčné linie je jednoduchá, ale nedostatečná pro simulaci růstového stavu nádorových buněk v těle pacienta a léky vybrané pomocí tohoto systému mají nízkou klinickou aplikační hodnotu. Ačkoli PDX modely mohou simulovat charakteristiky nádorů in vivo a zachovat mikroprostředí nádoru, mají významná omezení, jako jsou relativně nízké stabilní úspěšnosti uchycení, dlouhé cykly modelování a hodnocení (šest měsíců až jeden rok), jsou časově a pracovně náročné, což ztěžuje jejich generování a využití pro vysokoprůchodový screening léků [12-15]. Pro vývoj personalizovanějších léčebných a preventivních strategií přizpůsobených jedinečným genetickým, environmentálním a životním charakteristikám jednotlivce, minimalizaci rizik a optimalizaci výsledků lékařského zásahu je proto nezbytné vyvinout modely testování citlivosti na léky, které mohou simulovat heterogenitu a komplexitu rakoviny močového měchýře.

   Organoidy, konkrétně pacientově odvozené organoidy (PDOs), jsou trojrozměrné organotypické struktury vytvořené samouspořádáním kmenových buněk in vitro. Mohou diferencovat do více orgánově specifických buněčných typů a vykazovat interakce buňka-buňka, interakce buňka-extracelulární matrix a prostorovou organizaci, čímž rekapitulují klíčové funkce a struktury skutečných lidských orgánů in vitro při zachování stabilních fenotypových a genetických charakteristik. Ve srovnání s dvourozměrnými nádorovými buněčnými liniemi a PDX modely lze nádorové organoidy kultivovat přímo z vlastní tkáně pacienta. Tyto organoidy mohou efektivně replikovat klíčové vlastnosti primárního nádoru, zachovat patologickou morfologii a biologické mechanismy tkáně pacienta, zachovat nádorovou heterogenitu a autentičtější mikroprostředí nádoru a mají výhodu krátkého růstového cyklu [16]. To usnadňuje jejich použití pro testování citlivosti na chemoterapeutické léky, molekulárně cílené látky, protinádorové protilátky atd. u klinických onkologických pacientů, predikci odpovědi pacienta na léky a má potenciál pro asistování při klinickém rozhodování o léčbě.

   V roce 2018 studie publikovaná v Science referovala o použití organoidů metastatického gastrointestinálního karcinomu pro testování citlivosti na léky [17]. Tato studie porovnávala a analyzovala rozdíly v citlivosti na řadu cílených a chemoterapeutických léků mezi 21 klinickými pacienty a jejich odpovídajícími PDOs, což prokázalo silnou konzistenci mezi nimi. Ve srovnání se skutečnými terapeutickými výsledky pacientů byly predikce PDO robustní (senzitivita 100 %, specificita 93 %, pozitivní prediktivní hodnota 88 % a negativní prediktivní hodnota 100 %). V roce 2020 Yao Y et al. [18] použili bioptické tkáně od 112 pacientů s lokálně pokročilým kolorektálním karcinomem ke konstrukci 96 organoidů kolorektálního karcinomu. Osmdesát z nich bylo vybráno k testování jejich odpovědi na chemoradioterapii a výsledky ukázaly, že citlivost organoidů kolorektálního karcinomu na chemoradioterapii byla vysoce konzistentní s klinickými odpověďmi pacientů (senzitivita 78 %, specificita 92 %, přesnost 84 %). Následně byla konzistence mezi odpovědí PDO na léky a klinickou odpovědí pacienta pozorována také u žaludečního karcinomu, karcinomu prsu a dalších nádorů. Yan HHN et al. [19] založili biobanku organoidů žaludečního karcinomu pomocí nádorových tkání, přilehlých normálních tkání a vzorků lymfatických metastáz od 34 pacientů s žaludečním karcinomem. Mezi nimi se u dvou případů vyvinuly metastázy a obdrželi pooperační kombinovanou terapii cisplatinum a 5-FU, oba vykazovali dobrou odpověď. Další případ obdržel předoperační chemoterapii a nevykazoval odpověď na pooperační kapacitabin. Zkoumání citlivosti PDOs z těchto tří případů na odpovídající sloučeniny odhalilo, že citlivost na léky PDOs byla zcela konzistentní s klinickými odpověďmi příslušných pacientů. Guillen KP et al. [20] generovali PDX a PDO modely z nádorových vzorků pacientek s karcinomem prsu s rezistencí na endokrinní terapii, recidivou a metastázami a provedli histomorfologické, genomické a testy citlivosti na léky na těchto vzorcích. Výsledky naznačily, že jak PDX, tak PDO modely karcinomu prsu vysoce rekapitulují tkáňovou biologii a genomiku svých zdrojových nádorů a jejich odpovědi na protinádorové léky byly konzistentní. V této studii se u pacientky s tripple-negativním karcinomem prsu stadia IIA vyvinuly jaterní metastázy přibližně rok po podstoupení předoperační chemoterapie a chirurgie. Výzkumníci provedli in vitro a in vivo testy citlivosti na léky na konstruovaných PDO a PDX modelech a zjistili, že inhibitor mikrotubulů eribulin měl nejlepší terapeutický účinek. Na základě tohoto zjištění byla pacientka vedena k léčbě eribulinem, což vedlo k úplné remisi jaterních metastáz trvající téměř 5 měsíců. Tyto studie poskytují předběžné důkazy o potenciálu PDOs vést klinické užívání léků pro onkologické pacienty. Další výzkum ukázal, že porovnáním rozdílů v odpovědi na léky mezi normálními organoidy a PDOs lze identifikovat vysoce selektivní léky, což může pomoci snížit toxické vedlejší účinky u klinických pacientů. Provádění testování citlivosti na léky prostřednictvím PDOs k objevení nejvhodnějšího léčebného plánu s léky tedy pomůže zlepšit klinickou účinnost u onkologických pacientů, snížit toxické vedlejší účinky, riziko rezistence na léky a pravděpodobnost recidivy nádoru, a maximalizovat tak benefit pacienta.

   Využití pacientově odvozených modelů organoidů rakoviny močového měchýře k provedení testování citlivosti na léky pro adjuvantní chemoterapii u svalově invazivní rakoviny močového měchýře, založení standardizovaného systému testování citlivosti na léky organoidů rakoviny močového měchýře a formulace screeningových kritérií pro testování citlivosti na léky organoidů rakoviny močového měchýře umožní výběr optimálních kombinovaných lékových režimů. Tento přístup může pomoci vyvinout nové individualizované léčebné plány pro klinickou aplikaci a podstoupit multicentrické klinické ověření, čímž se nakonec dosáhne skutečného „avatarového testování léků“.

2. Výzkumná otázka a cíle (Vysvětlení vědeckých otázek a výzkumných cílů)

Výzkumná otázka: Tato studie používá design klinické kontrolované studie k porovnání jednoleté, tříleté a pětileté celkové míry přežití mezi skupinou pacientů přijímajících intervence vedené testováním citlivosti na léky organoidů a skupinou pacientů přijímajících tradiční empirickou léčbu. Pro porovnání rozdílů v mírách recidivy mezi oběma skupinami bude použita univariátní Kaplan-Meierova analýza přežití. Studie si klade za cíl vyhodnotit aplikační hodnotu experimentů s citlivostí nádorových organoidů na léky při vedení chemoterapie rakoviny močového měchýře.

Výzkumný cíl: Pozorováním klinické účinnosti adjuvantní chemoterapie vedené metodou citlivosti nádorových organoidů na léky u pacientů s rakovinou močového měchýře si tato studie klade za cíl vyhodnotit aplikační hodnotu experimentů s citlivostí nádorových organoidů na léky při vedení individualizované chemoterapie rakoviny močového měchýře.