Bewertung der Wirksamkeit von Anti-HER2-Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADC) bei lokal fortgeschrittenem oder metastasiertem Blasenkrebs basierend auf Organoid-Technologie.

1. Forschungshintergrund (Begründung und Bedeutung basierend auf dem nationalen und internationalen Forschungsstand)

   Blasenkrebs ist ein bösartiger Tumor, der vom Blasenübergangsepithel ausgeht und in China die höchste Inzidenz unter urogenitalen Tumoren aufweist. Übergangszellkarzinome sind der häufigste Typ und machen über 90 % der Blasenkrebsfälle aus [1]. Etwa 5 % der Blasenkrebspatienten werden mit metastasierter Erkrankung diagnostiziert, die als metastasierter Blasenkrebs (MBC) bezeichnet wird [2-4]. Studien zeigen, dass das mediane progressionsfreie Überleben (PFS) für MBC-Patienten 7 Monate und das mediane Gesamtüberleben (OS) 15 Monate beträgt [5, 6].

   Für Patienten mit nicht resektablem lokal fortgeschrittenem oder fernmetastasiertem Blasenkrebs bleibt platinbasierte Kombinationschemotherapie (CC) die Standard-Erstlinientherapie [7]. In den letzten Jahren haben die kontinuierlichen Fortschritte in der Medizintechnik, das Auftreten neuer Chemotherapeutika, zielgerichteter Medikamente und Immun-Checkpoint-Inhibitoren die therapeutischen Optionen nach Fortschreiten unter Erstlinienchemotherapie für MBC erheblich erweitert, mit vielversprechender Wirksamkeit [8]. Anti-HER2-Antikörper-Wirkstoff-Konjugate (ADCs), vertreten durch Trastuzumab-basierte Therapien, gehören zu diesen Optionen. Der humane epidermale Wachstumsfaktorrezeptor 2 (HER2) ist ein transmembraner Tyrosinkinase-Rezeptor, der an der Stimulierung von Zellproliferation, -differenzierung und -überleben beteiligt ist [9]. HER2-Überexpression spielt eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung und Progression verschiedener Malignome, einschließlich Brustkrebs, Magenkrebs und Übergangszellkarzinomen [10], und ist oft mit einem biologisch aggressiven Tumorphänotyp, schlechter Prognose, erhöhtem Risiko für Krankheitsrückfälle und begrenztem Nutzen von Chemotherapie verbunden [9, 11-13]. Beim Blasenübergangszellkarzinom liegt der Anteil der HER2-Proteinüberexpression (Immunhistochemie [IHC] 2+ und 3+) zwischen 18,1 % und 36 % [14-16], und HER2-Genamplifikation wird in 10 % bis 23 % der Fälle beobachtet [14, 16-17]. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Anti-HER2-ADC-Medikamente bei der Behandlung von Patienten mit lokal fortgeschrittenem nicht resektablem oder metastasiertem Übergangszellkarzinom gute Wirksamkeit und Sicherheit zeigen und einen signifikanten klinischen Nutzen für diese Bevölkerungsgruppe bieten [18]. Im Juni 2021 wurde Disitamab Vedotin (RC-48, RemeGen Co., Ltd.) in China für die Behandlung von HER2-positivem lokal fortgeschrittenem oder metastasiertem Übergangszellkarzinom zugelassen [10]. Der HER2-Proteinexpressionsstatus wird typischerweise mittels IHC bestimmt [10]. Allerdings gibt es derzeit kein international standardisiertes Nachweisprotokoll oder Interpretationskriterien für den HER2-Proteinexpressionsstatus beim Übergangszellkarzinom. Dies führt zu erheblichen Diskrepanzen bei der HER2-Expressionsbewertung zwischen verschiedenen klinischen Zentren, was sich direkt auf die Auswahl von Patienten, die für eine Anti-HER2-ADC-Therapie in Frage kommen, und die Standardisierung der klinischen Forschung auswirkt. Zusätzlich hat die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)-Testung des HER2-Genamplifikationsstatus ebenfalls klinische Bedeutung für die Therapieanleitung [10]. Klinische Studien legen nahe, dass HER2-ADC-Medikamente bei Übergangszellkarzinompatienten mit HER2-Proteinüberexpression (IHC 2+) aber negativen FISH-Ergebnissen wirksam bleiben [18, 19], und klinisch gibt es Patienten, die trotz negativem Proteinnachweis aber positivem FISH profitieren. Diese Befunde zeigen, dass weder IHC- noch FISH-Ergebnisse allein die Anwendung von Disitamab Vedotin vollständig leiten können. Wenn die klinische Bewertung eine Unempfindlichkeit eines Patienten gegenüber dem verabreichten Medikament feststellt, sind oft bereits schwere toxische Nebenwirkungen aufgetreten, und Krankheitsprogression kann dem Patienten Chancen auf alternative Behandlungen nehmen. Daher wird die Bewertung des Ansprechens von Patienten mit lokal fortgeschrittenem oder metastasiertem Blasenkrebs auf Anti-HER2-Antikörper-Wirkstoff-Konjugate, um die Therapieauswahl für Patienten mit hoher Arzneimittelempfindlichkeit zu leiten und damit eine präzise und individualisierte Tumortherapie zu erreichen, zunehmend zu einem aktuellen Forschungsschwerpunkt.

   Die Realisierung einer präzisen Krebstherapie hängt stark von Arzneimittelempfindlichkeitstests ab. Durch präzise und individualisierte Arzneimittelscreening-Experimente kann vor Therapiebeginn das wirksamste und am wenigsten toxische Behandlungsschema für jeden Patienten identifiziert werden. Die Entwicklung patientenspezifischer Behandlungspläne stellt eine neue Forschungsrichtung zur Erreichung einer Präzisionstherapie bei Blasenkrebs und zur Verbesserung der Arzneimittelwirksamkeit dar. Zuvor umfassten häufig verwendete präklinische Modelle traditionelle Tumorzelllinien und patientenabgeleitete Xenograft (PDX)-Modelle. Die Kultur von Tumorzelllinien ist einfach, aber unzureichend, um den Wachstumszustand von Tumorzellen im Körper des Patienten zu simulieren, und Medikamente, die mit diesen Systemen gescreent werden, haben einen geringen klinischen Übersetzungswert. Während PDX-Modelle in vivo Tumorcharakteristika simulieren und das Tumormikromilieu bewahren können, weisen sie erhebliche Einschränkungen auf, wie relativ niedrige stabile Transplantationsraten, lange Modellierungs- und Bewertungszyklen (sechs Monate bis ein Jahr), sind zeit- und arbeitsaufwändig und schwer für Hochdurchsatz-Arzneimittelscreening zu generieren und zu nutzen [20-23]. Daher ist es zwingend erforderlich, Arzneimittelempfindlichkeitstestmodelle zu entwickeln, die die Heterogenität und Komplexität von Blasenkrebs simulieren können, um individuellere Behandlungs- und Präventionsstrategien zu entwickeln, die auf die einzigartigen genetischen, umweltbedingten und lebensstilbezogenen Merkmale einer Person zugeschnitten sind, Risiken zu minimieren und medizinische Interventionsergebnisse zu optimieren.

   Organoide, speziell patientenabgeleitete Organoide (PDOs), sind dreidimensionale organotypische Strukturen, die durch Selbstorganisation von Stammzellen in vitro gebildet werden. Sie können sich in mehrere organspezifische Zelltypen differenzieren und zeigen Zell-Zell-Interaktionen, Zell-extrazelluläre Matrix-Interaktionen und räumliche Organisation, wodurch sie Schlüsselfunktionen und -strukturen echter menschlicher Organe in vitro nachbilden und dabei stabile phänotypische und genetische Eigenschaften beibehalten. Im Vergleich zu zweidimensionalen Tumorzelllinien und PDX-Modellen können Tumororganoide direkt aus dem eigenen Gewebe eines Patienten kultiviert werden. Diese Organoide können Schlüsseleigenschaften des Primärtumors effektiv replizieren, die pathologische Morphologie und biologischen Mechanismen des Patientengewebes bewahren, Tumorheterogenität und ein authentischeres Tumormikromilieu erhalten und haben den Vorteil eines kurzen Wachstumszyklus [24]. Dies erleichtert ihre Verwendung für Empfindlichkeitstests von Chemotherapeutika, molekular zielgerichteten Wirkstoffen und Antitumor-Antikörpern bei klinischen Krebspatienten, die Vorhersage des Patientenansprechens auf Medikamente und birgt Potenzial zur Unterstützung klinischer Behandlungsentscheidungen.

   Im Jahr 2018 berichtete eine in Science veröffentlichte Studie über die Verwendung von metastatischen gastrointestinalen Krebsorganoiden für Arzneimittelempfindlichkeitstests [25]. Diese Studie verglich und analysierte die Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber einer Reihe von zielgerichteten und chemotherapeutischen Medikamenten zwischen 21 klinischen Patienten und ihren entsprechenden PDOs und zeigte starke Übereinstimmung zwischen beiden. Verglichen mit den tatsächlichen Therapieergebnissen der Patienten waren die PDO-Vorhersagen robust (Sensitivität 100 %, Spezifität 93 %, positiver prädiktiver Wert 88 % und negativer prädiktiver Wert 100 %). Im Jahr 2020 nutzten Yao Y et al. [26] Biopsiegewebe von 112 Patienten mit lokal fortgeschrittenem Rektumkarzinom, um 96 Rektumkarzinom-Organoide zu konstruieren. Achtzig davon wurden ausgewählt, um ihr Ansprechen auf Radiochemotherapie zu testen, und die Ergebnisse zeigten, dass die Empfindlichkeit der Rektumkarzinom-Organoide gegenüber Radiochemotherapie hoch mit den klinischen Ansprechen der Patienten übereinstimmte (Sensitivität 78 %, Spezifität 92 %, Genauigkeit 84 %). Anschließend wurde Konsistenz zwischen PDO-Arzneimittelansprechen und klinischem Patientenansprechen auch bei Magenkrebs, Brustkrebs und anderen Tumoren beobachtet. Yan HHN et al. [27] etablierten eine Magenkrebs-Organoid-Biobank unter Verwendung von Tumorgewebe, angrenzendem Normalgewebe und Lymphknotenmetastasenproben von 34 Magenkrebspatienten. Unter diesen entwickelten zwei Fälle Metastasen und erhielten postoperative Kombinationstherapie mit Cisplatin und 5-FU, beide zeigten gute Ansprechen. Ein weiterer Fall erhielt präoperative Chemotherapie und zeigte kein Ansprechen auf postoperative Capecitabin. Die Untersuchung der Empfindlichkeit der PDOs dieser drei Fälle gegenüber den entsprechenden Verbindungen ergab, dass die Arzneimittelempfindlichkeit der PDOs vollständig mit den klinischen Ansprechen der jeweiligen Patienten übereinstimmte. Guillen KP et al. [28] generierten PDX- und PDO-Modelle aus Tumorproben von Brustkrebspatienten mit endokriner Therapieresistenz, Rezidiv und Metastasierung und führten histomorphologische, genomische und Arzneimittelempfindlichkeitsanalysen an diesen Proben durch. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl Brustkrebs-PDX- als auch PDO-Modelle die Gewebebiologie und Genomik ihrer Ursprungstumoren hochgradig nachbildeten und ihre Ansprechen auf Antitumor-Medikamente konsistent waren. In dieser Studie entwickelte ein Patient mit Stadium IIA triple-negativem Brustkrebs etwa ein Jahr nach präoperativer Chemotherapie und Operation Lebermetastasen. Die Forscher führten in vitro und in vivo Arzneimittelempfindlichkeitstests an den konstruierten PDO- und PDX-Modellen durch und fanden, dass der Mikrotubulin-Inhibitor Eribulin die beste therapeutische Wirkung hatte. Basierend auf diesem Befund wurde der Patient angeleitet, Eribulin-Therapie zu erhalten, was zu einer vollständigen Remission der Lebermetastasen führte, die fast 5 Monate anhielt. Diese Studien liefern vorläufige Evidenz für das Potenzial von PDOs, die klinische Arzneimittelanwendung für Krebspatienten zu leiten. Zusätzliche Forschung hat gezeigt, dass durch Vergleich der Arzneimittelansprechunterschiede zwischen normalen Organoiden und PDOs hochselektive Medikamente identifiziert werden können, was helfen kann, toxische Nebenwirkungen bei klinischen Patienten zu reduzieren. Somit wird die Durchführung von Arzneimittelempfindlichkeitstests via PDOs zur Entdeckung des am besten geeigneten Arzneimittelbehandlungsplans helfen, die klinische Wirksamkeit für Krebspatienten zu verbessern, toxische Nebenwirkungen, das Risiko von Arzneimittelresistenz und die Wahrscheinlichkeit von Tumorprogression zu reduzieren und den Patientennutzen zu maximieren.

   Daher wird die Nutzung patientenabgeleiteter Blasenkrebs-Organoidmodelle zur Durchführung von Anti-HER2-Antikörper-Wirkstoff-Konjugat-Empfindlichkeitstests für lokal fortgeschrittenen oder metastasierten Blasenkrebs, die Etablierung eines standardisierten Blasenkrebs-Organoid-Arzneimittelempfindlichkeitstestsystems und die Formulierung von Screening-Kriterien für Blasenkrebs-Organoid-Arzneimittelempfindlichkeitstests die Bewertung der klinischen Wirksamkeit von Anti-HER2-ADC-Therapie bei diesen Patienten ermöglichen. Dieser Ansatz kann bei der Entwicklung neuartiger individualisierter Behandlungspläne für klinische Anwendung helfen und multizentrische klinische Validierung durchlaufen, um letztendlich echte „Avatar-Arzneimitteltests“ zu erreichen.

2. Forschungsfrage und -ziele (Wissenschaftliche Fragen und Forschungsziele)

Forschungsfrage: Diese Studie verwendet ein klinisches kontrolliertes Studiendesign, um die Ein-Jahres-, Zwei-Jahres- und Drei-Jahres-Gesamtüberlebensraten zwischen einer Patientengruppe, die Interventionen erhält, die durch Organoid-Arzneimittelempfindlichkeitstests geleitet werden, und einer Patientengruppe, bei der die Therapieauswahl auf HER2-Proteinexpressionsniveaus basiert, die durch IHC bestimmt werden, zu vergleichen. Univariate Kaplan-Meier-Überlebensanalyse wird verwendet, um die Unterschiede im Gesamtüberleben zwischen den beiden Gruppen zu vergleichen. Die Studie zielt darauf ab, den Anwendungswert von Tumororganoid-Arzneimittelempfindlichkeitsexperimenten bei der Anleitung von Anti-HER2-ADC-Therapie für Blasenkrebs zu bewerten.

Forschungsziel: Durch Beobachtung der klinischen Wirksamkeit von Anti-HER2-ADC-Therapie, die durch die Tumororganoid-Arzneimittelempfindlichkeitsmethode bei Blasenkrebspatienten geleitet wird, zielt diese Studie darauf ab, den Anwendungswert von Tumororganoid-Arzneimittelempfindlichkeitsexperimenten bei der Anleitung individualisierter Behandlung mit Anti-HER2-ADC-Medikamenten für Blasenkrebs zu bewerten.