Prospektive Evaluierung eines KI-Forschungs- und Entwicklungstools zur Patientenstratifizierung – Bewertung des Wirkmechanismus bei dreifach negativem Brustkrebs (PEAR-MET) (PEAR-MET)

Hierbei handelt es sich um eine im Vereinigten Königreich durchgeführte Beobachtungsstudie, die darauf abzielt, neuartige prädiktive Biomarker zu entdecken, die das Potenzial haben, die Behandlungsentscheidung zu leiten und PFS und OS bei Patienten mit fortgeschrittenem TNBC zu verlängern. Die Patientinnen werden einer obligatorischen, studienspezifischen Kernnadelbiopsie oder Feinnadelaspiration des Brusttumors oder der Metastasierung unterzogen, bevor sie mit der nächsten Therapielinie beginnen. Die Forschungsprobe wird dem Test von Pear Bio unterzogen, während der Patient eine Therapie nach Wahl seines Arztes erhält. In dieser Studie wird das Tool von Pear Bio nicht zur Entscheidungsfindung für die Behandlung verwendet, da der behandelnde Onkologe keine Kenntnis von den Testergebnissen hat. Daten zum Ansprechen auf die Behandlung werden zu mehreren Zeitpunkten erfasst, um Analysen zu den sekundären und tertiären Zielen der Studie durchzuführen.

Frische Geweberesektionen, die im Labor von Pear Bio eintreffen, werden einer Verarbeitung, Zellkultur und verschiedenen Medikamentendosierungs- und Omics-Assays (abhängig von der Anzahl der extrahierten Zellen) unterzogen. Tumorproben werden mit einem Zellisolationskit verarbeitet, um eine lebensfähige Einzelzellsuspension zu erhalten. Für die Färbung mit lebenden und toten Zellen-Tracking-Farbstoffen werden mindestens 100.000 Zellen (10.000 lebensfähige Zellen pro Chip) verwendet. Parallel dazu werden Blutfläschchen für PBMCs und die weitere Extraktion von Effektorzellen (Durchflusszytometrie, Dynabeads usw.) verarbeitet. Die verbleibenden Zellen werden zur Sequenzierung (DNA/RNA) verwendet, zur Immunfluoreszenzcharakterisierung des Biomarker-/Rezeptorstatus fixiert oder für weitere Omics-Assays verwendet (sofern die Zellzahl dies zulässt). Dazu können Tumormutationslasten und Mikrosatelliteninstabilitätstests gehören.

Die gefärbten Zellen werden in einem biomimetischen Hydrogel im Organ-on-a-Chip von Pear Bio kultiviert, um eine physiologische 3D-Umgebung für Experimente zur Medikamentendosierung bereitzustellen. Mithilfe eines Mikrofluidikgeräts werden die Proben in jedem Chip über mehrere Tage hinweg zugelassenen Therapien (entweder als Monotherapie oder Kombinationstherapien, wie unten beschrieben) ausgesetzt.

Parallel dazu werden PBMCs aus Vollblut extrahiert, charakterisiert und mittels Durchflusszytometrie und fluoreszenzaktivierter Zellsortierung (FACS) oder Magnetkügelchen-Selektion sortiert. Interessante Zellen (z.B. CD8+ T-Zellen werden für die Kultivierung in den Chips von Pear Bio zusammen mit Zellen verwendet, die aus der passenden Tumorprobe isoliert wurden. Um Immuntherapien zu testen, werden Tumorzellen zusammen mit Immunzellen in einer modifizierten Organ-on-a-Chip-Architektur kultiviert. Chips, die Immuntherapien erhalten, können auf Tumormutationslast und/oder Mikrosatelliteninstabilität getestet werden.

Täglich wird eine konfokale Mikroskopie durchgeführt, um 3D-Bilddaten der Zellen zu sammeln und ihre Position und ihr Verhalten im Laufe der Zeit zu verfolgen. Am Ende des Assays werden die 3D-Zellkulturen für weitere 3D-Immunfluoreszenzanalysen fixiert oder zur Einbettung, Sektionierung und Beurteilung der räumlichen Transkriptomik verwendet. Für zielgerichtete Therapien werden RNAseq-, IF- und andere Omics-Daten integriert, um die Arzneimittel-MoA zu bestätigen und andere potenzielle therapeutische Ziele zu identifizieren. Gleichzeitig werden 3D-Bilddaten durch eine Computer-Vision-Pipeline verarbeitet, um funktionelle Metriken der Ex-vivo-3D-Zellkulturen zu messen, einschließlich Zelllebensfähigkeit, Zellkulturbreite und Zellmigration, sowohl auf der Ebene des gesamten Tumors als auch mit einer Einzelzellauflösung. Bei Immuntherapien werden zusätzliche Kennzahlen wie die Infiltration von Immunzellen und die Abtötung von Immunzellen erfasst. Anschließend wird ein Patientenbericht erstellt, der die Reaktion einer einzelnen Patientenprobe auf jede getestete Therapie beschreibt.