Zur Etablierung eines reproduzierbaren organoiden Kulturmodells mit menschlichem Nierenkrebs

Nierenkrebs ist eine der zehn häufigsten bösartigen Erkrankungen, und die Inzidenz hat in den letzten Jahren zugenommen. Im Krebsregister von Hongkong wurden im Jahr 2016 etwa 670 neue Fälle diagnostiziert, und die Zahl war im Vergleich zu 2007 um 46 % gestiegen. Der rasche Anstieg der Inzidenz ist teilweise auf die größere Prävalenz vermeintlicher Risikofaktoren wie Rauchen, Fettleibigkeit und Bluthochdruck sowie auf Verbesserungen in der diagnostischen Bildgebung zurückzuführen. Innerhalb der breiten Klassifikation von Nierenkrebs macht das Nierenzellkarzinom (RCC) ungefähr 85 % aller Fälle und mehr als 90 % aller malignen Nierenerkrankungen aus.

Trotz des verbesserten Verständnisses und auch der Diagnose von Nierenkrebs wird immer noch etwa ein Viertel der Patienten im metastasierten Stadium vorgestellt oder entwickelt nach der Erstbehandlung ein Rezidiv und benötigt eine weitere systemische Therapie. Glücklicherweise stehen mit den jüngsten Fortschritten bei der Entwicklung neuartiger Therapeutika viele potenziell wirksame Behandlungen für Patienten zur Verfügung, darunter Tyrosinkinase-Inhibitoren, Säugetier-Target-of-Rapamycin (mTOR)-Inhibitoren, Immun-Checkpoint-Blocker usw. Angesichts der breiten Palette verfügbarer Optionen für Systemtherapie besteht die aktuelle Herausforderung darin, die effektivste Behandlung für den einzelnen Patienten auszuwählen, insbesondere als Erstlinientherapie.

Derzeit gibt es einige Richtlinien, die auf den klinischen Parametern und dem Tumorsubtyp und -grading basieren, für die Auswahl der Therapie für Patienten. Leider gibt es keine guten Biomarker, die die Behandlungsauswahl unterstützen könnten. Da die Variation zwischen Tumoren zunehmend erkannt wird, besteht daher die Notwendigkeit, einen stärker personalisierten Ansatz zu entwickeln, um das Ansprechen der Behandlung eines einzelnen Patienten/Krebses auf die Auswahl verfügbarer Medikamente zu beurteilen, um die besten Optionen für jeden Patienten auszuwählen.

Dreidimensionales (3D) Organoid-Kulturmodell und seine potenziellen Vorteile Die Organoid-Technologie hat sich in letzter Zeit zu einem unabhängigen Forschungsinstrument entwickelt und kann Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Arzneimittel und das Arzneimittel-Screening bieten. Organoide sind von Zellen abgeleitete 3D-Organkonstrukte in vitro, die die Untersuchung vieler biologischer Prozesse ermöglichen. Dieses spezifische Modell kann aus embryonalen Stammzellen (ESCs), induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs), somatischen SCs und Krebszellen in spezifischen 3D-Kultursystemen entwickelt werden. Diese bahnbrechenden 3D-Gewebe wurden zuerst im Labor in kleinem Maßstab hergestellt und ähnelten in Bezug auf Struktur und Funktion dem Elternorgan in vivo sehr. Zu den Hauptvorteilen des 3D-Organoid-Kulturmodells gehören erstens, dass es mehrere Zelltypen enthält, die mit dem in vivo-Gegenstück vergleichbar sind; zweitens können sich die Zellen innerhalb der 3D-Struktur ähnlich wie das Primärgewebe organisieren; und schließlich funktioniert es spezifisch wie das Mutterorgan. Mit der Gerüstunterstützung und dem erforderlichen entstehenden Phänotyp können neue 3D-Kulturmethoden unsere Fähigkeit verbessern, das Tumorverhalten in vitro zu modellieren und eine native Umgebung für verschiedene Forschungszwecke wie Zellverhalten, Gewebereparatur, Arzneimittelscreening und Mutationsüberwachung bereitzustellen. Entwicklung von Nierenkrebs-Organoiden Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Organoid-Modelle von Magen-Darm-Krebs eine bessere Vorhersage des Behandlungsansprechens eines Patienten ermöglichen. Es gibt in letzter Zeit eine begrenzte Veröffentlichung über erfolgreiche 3D-Nierenkrebs-Organoide, und die von Batchelder CA im Jahr 2015 veröffentlichte hatte eine begrenzte Menge an Genen analysiert. Außerdem wurden die meisten der gemeldeten Fälle vor der Implantation in das 3D-Gerüst einer 2D-Kultur auf Kunststoffwaren unterzogen, was die Chance einer Zellselektion bieten könnte. Da es an einem allgemein akzeptablen 3D-Nierenkrebsmodell mangelt, erhöht dies die Notwendigkeit, ein reproduzierbares Nierenkrebs-Organoid zu entwickeln System für eine bessere Arzneimittelauswahl bei Krebsarten mit signifikanter Heterogenität. In unserer Studie werden Gesamtzellen ohne jegliche Manipulation oder Kulturselektion mit dem Matrigel-Gerüst gemischt, und es wird eine fortschrittlichere Sequenzierung der nächsten Generation verwendet, um die genetische Ähnlichkeit der Kulturorganoide und der Primärgewebe zu bewerten. 3D-Organoide, die als großer technologischer Durchbruch begannen, sind heute fester als wesentliches Werkzeug in der biologischen Forschung etabliert und haben wichtige Auswirkungen auf die klinische Anwendung. In Zukunft kann eine erfolgreiche Erweiterung des Modells eine Plattform bieten, um die effektivste personalisierte Behandlungsoption zu identifizieren und das Behandlungsergebnis von Nierenkrebspatienten zu verbessern.

Daher schlug der Forscher vor, ein nachhaltiges 3D-Matrigel-Kultursystem für menschliche Nierentumoren mit einem stabilen Phänotyp aus der lokalen Bevölkerung zu etablieren. Die Forscher gehen davon aus, dass der Erfolg unseres Projekts eine zuverlässige und wirksame Methode zur Kultivierung von Nierenkrebszellen unserer lokalen Patienten hervorbringen und eine personalisierte und zielgerichtete Therapie gegen Nierenkrebs für lokale Patienten in Hongkong bereitstellen wird.