Organoides primarios prospectivos de cáncer de pulmón humano para predecir la respuesta al tratamiento (Organoids lung)

Una de las barreras más importantes para lograr respuestas duraderas en el cáncer de pulmón avanzado es la heterogeneidad intra e intertumoral, una característica común de los cánceres sólidos humanos. Se cree que la heterogeneidad tumoral está impulsada por una subpoblación de células tumorales denominadas células iniciadoras de cáncer de pulmón o células madre de cáncer de pulmón que reflejan la "célula u origen" y mantienen las propiedades multipotentes y de autorrenovación de estas células, pero que se transforman. La tecnología de organoides ha permitido el cultivo de "células madre" normales y transformadas directamente de pacientes sin ninguna manipulación genética (es decir, IPS). Tales organoides normales y cancerosos mantienen muchas de las propiedades de los tumores y se cree que son un excelente sistema de modelo 3D in vitro. En un laboratorio, los investigadores han establecido con éxito sistemas primarios de cultivo celular en 2D y 3D que incluyen organoides del bronquio proximal provenientes de lobectomías. Están utilizando estos sistemas para predecir complicaciones de tejidos normales en tratamientos combinados. Se ha demostrado que las vías de las células madre pulmonares, como la vía de señalización NOTCH, están frecuentemente desreguladas en los cánceres de pulmón y se asocian con un peor resultado. In vitro y en modelos preclínicos, la desregulación de la vía NOTCH está asociada con la resistencia a la radioterapia y la quimioterapia de primera línea. Por lo tanto, el bloqueo de la vía NOTCH puede mejorar la respuesta al tratamiento. Los inhibidores de puntos de control han cambiado el resultado de los pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPCNP) metastásico en primera y segunda línea, con una mejor supervivencia libre de progresión (PFS), supervivencia general (SG) y calidad de vida. Se ha demostrado consistentemente que la radioterapia activa elementos clave del sistema inmunitario que son responsables de la resistencia a la terapia inmunitaria. La radiación aumenta las moléculas MHC de clase I de las que muchas células cancerosas carecen o expresan pobremente, antígenos asociados al tumor, provoca la muerte celular inmunogénica, activa las células dendríticas, disminuye las células T reguladoras (Tregs) en el tumor, amplía el repertorio de células T y aumenta el tráfico de células T, entre muchos otros efectos. La radiación puede convertir total o parcialmente un tumor inmunogénico pobre o no inmunogénico. La radioterapia en combinación con diferentes formas de inmunoterapia, como anti-PD-(L)1, anti-CTLA4, inmunocitocinas, vacunación contra células dendríticas y agonistas de los receptores tipo Toll, mejoró de manera constante el control tumoral local y, de manera muy interesante, condujo a un mejor control tumoral sistémico (el efecto "abscopal") y la inducción de inmunidad anticancerígena específica con efecto memoria. Además, como PD1/PD-L1 se regula positivamente por la radiación y la radiación puede superar la resistencia al bloqueo de PD-(L)1, su combinación es lógica. La mejor sincronización, secuenciación y dosificación de todas las modalidades es un tema de intensa investigación. La radioterapia bien puede convertirse en una parte integral de la inmunoterapia contra el cáncer. Sin embargo, como con todos los tratamientos, faltan biomarcadores óptimos para la respuesta. No solo permitirían la selección de pacientes, sino que también darían una idea de los mecanismos de resistencia y la identificación de nuevos objetivos o el uso óptimo de los medicamentos y la radiación actuales, como la dosificación y la secuenciación. Además, no solo se necesitan biomarcadores para la respuesta del tumor, sino también para los efectos secundarios, ya que estos últimos pueden limitar la dosis y dar como resultado la omisión de la terapia en la población de pacientes más frágiles y de mayor edad. Los biomarcadores putativos para la respuesta inmune son aquellos asociados con la muerte celular inmunogénica (ICD). Los organoides se generan a partir de biopsias de tejido y son una colección de tipos de células específicas de órganos que pueden autoorganizarse in vitro de manera similar a la situación in vivo (3D). Tienen la capacidad de facilitar el análisis en profundidad del material tumoral del propio paciente en el momento del diagnóstico y durante la enfermedad progresiva/recurrente. Actualmente no existe un protocolo publicado para establecer organoides de cáncer de pulmón a largo plazo de pacientes con cáncer de pulmón. Tal metodología permitiría la identificación prospectiva de "tratamientos óptimos adaptados al paciente", así como la derivación de biomarcadores predictivos para la respuesta y la recaída. Además de los organoides, los modelos de xenoinjertos también tienen sus méritos. En los xenoinjertos, se inyectan células tumorales humanas o fragmentos en ratones inmunocomprometidos. Especialmente los xenoinjertos derivados de muestras de cáncer humano fresco han ganado mucha atención porque el mismo tumor en un paciente individual puede crecer en ratones, lo que permite estudiar la respuesta a la terapia y los mecanismos de resistencia. Los modelos de xenoinjerto de tumor derivado del paciente (PDX) reflejan mejor la población de pacientes en términos de las características histomorfológicas de los tumores parentales, el efecto de la selección clonal y la evolución en el mantenimiento de la integridad genómica en los PDX de paso bajo en comparación con el tejido del donante. Si bien los organoides pueden brindar muchos conocimientos sobre la biología molecular de la respuesta a diversas terapias contra el cáncer, los modelos in vivo permiten probar nuevos enfoques terapéuticos contra el cáncer que tienen en cuenta el microambiente tumoral complejo que refleja, al menos en parte, la situación clínica. Como una herramienta clínicamente representativa que recapitula mejor las propiedades biológicas de su tipo de tumor respectivo, los modelos PDX también podrían servir como una ayuda importante en los estudios de medicina personalizada. El tumor se puede trasplantar por vía subcutánea, pero más recientemente también por vía ortotópica (por ejemplo, un cáncer de mama se trasplanta en la mama de un ratón) para investigar la interacción entre el tumor y el medio ambiente. En el laboratorio de Maastro, tenemos experiencia con una variedad de estos modelos, incluidos modelos de tumores de pulmón ortotópicos. Para generar PDX, el material tumoral se recuperará de especímenes quirúrgicos, se cortará en pedazos pequeños, se trasplantará en los animales inmunodeficientes receptores, ya sea por vía subcutánea o se implantará directamente en el pulmón. Un tumor con la tasa de crecimiento media se trasplantará en serie in vivo para experimentos terapéuticos adicionales. El irradiador dedicado para animales pequeños en las instalaciones de los investigadores permite la irradiación local precisa de los tumores de pulmón con una exposición mínima a la radiación de los tejidos normales circundantes. El sistema de imágenes de tomografía computarizada de haz cónico integrado permite el control longitudinal de la respuesta del tumor a tratamientos novedosos.