Xenotransplantation von primären Krebsproben in Zebrafischembryos (xenoZ)

In den letzten Jahren ist ein neues Konzept der personalisierten Medizin namens „Mouse Avatars“ oder „co-clinical trials“ entstanden. Die Entwicklung von Maus-Avataren impliziert die Implantation von Tumorproben von Patienten in Mäuse zur Verwendung in Arzneimittelwirksamkeitsstudien. Dieses Modell ermöglicht die Durchführung präklinischer Studien parallel zu laufenden klinischen Studien der Phase I/II am Menschen. Versuche mit Mäusen und Patienten werden gleichzeitig durchgeführt, und Informationen, die aus dem Mäusesystem erhalten werden, werden für die klinische Behandlung des Tumors des Patienten verwendet. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass jeder Patient seinen eigenen Tumor hat, der in einem In-vivo-System wächst, wodurch die Identifizierung eines personalisierten therapeutischen Ansatzes ermöglicht wird. Ein solcher Ansatz eliminiert die Kosten und die Toxizität, die mit einer nicht zielgerichteten Chemotherapie verbunden sind. Leider ist heutzutage klar, dass koklinische Studien mit Maus-Avataren nicht erschwinglich sind, da Mäuse teuer und zeitaufwändig sind. Die Herausforderung der Studie besteht darin, Avatare für jeden Patienten verfügbar zu machen und den Ansatz für die nationalen Gesundheitssysteme nachhaltig zu gestalten. Um dieses Konzept umzusetzen, schlagen die Ermittler vor, Maus-Avatare durch Zebrafisch-Avatare zu ersetzen. Tatsächlich schlagen die Forscher vor, koklinische Studien mit Zebrafischembryos durchzuführen. Zebrafisch-Embryonen als Modell für menschliche Krebszell-Xenotransplantate bieten mehrere Vorteile:

1. Ablehnungsfreies Modell. Beim Zebrafisch funktioniert der Thymus erst 9 Tage nach der Befruchtung (dpf), was während dieser Zeit abstoßungsfreie Xenotransplantate ermöglicht. Tatsächlich ist die Verwendung von teuren immun-permissiven Stämmen nicht erforderlich, im scharfen Gegensatz zum Mausmodell.
2. Sehr niedrige Haltungskosten.
3. Reduzierte Menge an Testmaterial. Zebrafisch-Experimente erfordern viel weniger Material, um die Wirksamkeit von Arzneimitteln zu beurteilen.
4. Kurze Zeit für die Analyse von Xenotransplantaten. Der Zeitaufwand für eine Arzneimittelwirksamkeitsstudie beträgt 5 Tage, im Gegensatz zu mehreren Wochen oder Monaten im Mausmodell.
5. Niedrige experimentelle Kosten und einfache Verfahren. Der Zebrafisch produziert bei jeder Befruchtung eine große Anzahl von Embryonen (Hunderte). Dies verleiht der Analyse statistische Aussagekraft und erleichtert die Erfassung einer großen Anzahl von Daten.
6. Geringe ethische Auswirkungen. Zebrafisch wird als von der Befruchtung bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Embryonen zur unabhängigen Nahrungsaufnahme fähig werden (120 Stunden nach der Befruchtung, hpf), als nicht empfindungsfähig eingestuft; daher ist es in dieser Zeit gemäß der Richtlinie 2010/63/EU nicht genehmigungspflichtig.
7. In Zebrafischen gesammelte Daten sind für den Menschen relevant. Das Genom des Zebrafisches ist eng mit dem des Menschen verwandt. Zum Beispiel wurde eine bemerkenswerte Ähnlichkeit in molekularen Signalprozessen, Zellstruktur, Anatomie und Physiologie zwischen Zebrafischen und anderen hochrangigen Wirbeltieren, einschließlich Menschen, beobachtet. Dies erklärt den exponentiellen Anstieg der Verwendung von Zebrafischen in der Arzneimittelforschung während der letzten zwei Jahrzehnte.

Zusammen umreißen diese Punkte die bemerkenswerten Vorteile des Zebrafisch-Avatars gegenüber dem Maus-Avatar und ebnen den Weg für eine realistische und kostengünstige Umsetzung der co-klinischen Studien.

Das Ziel der Studie ist insbesondere die Durchführung einer prospektiven klinischen Beobachtungsstudie an Patienten, die an epato-biliär-pankreatischem Krebs und Magen-Darm-Krebs operiert wurden und sich einer Chemotherapiebehandlung unterziehen, um zu zeigen, dass der Zebrafisch-Avatar in der Lage ist, das therapeutische Schema vorherzusagen beste Wirksamkeit für jeden Patienten. Zu diesem Zweck werden 120 Patienten, die die Einschlusskriterien der Studie erfüllen, über einen Zeitraum von 18 Monaten aufgenommen. In dieser Studie wird vom Pathologen ein Tumorfragment aus dem chirurgischen Präparat entnommen, fragmentiert und in das Eigelb von 48-hpf-Zebrafischembryos transplantiert. Die Wirkung verschiedener Krebsmedikamente und/oder ihrer Kombinationen auf das Überleben, die Proliferation und Migration der xenotransplantierten Krebszellen wird bewertet, indem die xenotransplantierten Embryonen Fischwasser ausgesetzt werden, das mit den Medikamenten modifiziert wurde. Die an den xenotransplantierten Embryonen zu testenden Chemotherapieschemata werden in Übereinstimmung mit der üblichen klinischen Praxis ausgewählt, d. h.:

• Fluorpyrimidine, Platinverbindungen, Irinotecan, Taxane (Docetaxel) bei Magen- und Speiseröhrenkrebs
• Fluorpyrimidine, Platinverbindungen, Irinotecan, Gemcitabin, nab Paclitaxel bei Bauchspeicheldrüsen-/Gallenkrebs
• Fluorpyrimidine, Platinverbindungen, Irinotecan bei Darmkrebs.

Embryonen werden 4, 24 und 48 Stunden nach der Injektion (hpi) analysiert. Zu den primären Maßnahmen gehören:

• Zellvermehrung
• Zellmigration
• Bildung von Sekundärmassen
• Induktion der Neo-Angiogenese

Die eingeschriebenen Patienten werden nach dem chirurgischen Eingriff einer adjuvanten Chemotherapie unterzogen.

Die vergleichende Bewertung, die nach Abschluss der Aufnahme durchgeführt wird, basiert auf prospektiv gesammelten Daten zu (i) klinischem Ergebnis und (ii) Daten zur Chemosensitivität, die im Zebrafischmodell gesammelt wurden.