Evaluación de la Eficacia de los Fármacos de Quimioterapia Neoadyuvante Basada en Tecnología de Organoides

1. Antecedentes de la Investigación (Exponiendo la Racionalidad y Significado de Este Estudio Combinando el Estado de la Investigación Nacional e Internacional)

   El cáncer de vejiga es un tumor maligno que se origina en el urotelio de la vejiga y ocupa el primer lugar en incidencia entre los tumores urogenitales en China. Entre estos, el carcinoma urotelial es el más común, representando más del 90% de los casos de cáncer de vejiga [1]. Según la profundidad de la invasión tumoral y las características pronósticas, el cáncer de vejiga se clasifica clínicamente en cáncer de vejiga no músculo-invasivo (CVMNI) y cáncer de vejiga músculo-invasivo (CVMI). El CVMI constituye aproximadamente el 20% de los casos de cáncer de vejiga recién diagnosticados [2-3], pero su pronóstico es significativamente peor que el del CVMNI, con una tasa de supervivencia global (SG) a 5 años de aproximadamente el 60%-70% [4-5].

   Para pacientes con enfermedad en estadio T2~T4a sin metástasis a distancia, la cistectomía radical (CR) es típicamente el tratamiento primario. Sin embargo, a pesar de someterse a CR y disección de ganglios linfáticos pélvicos, alrededor del 50% de los pacientes finalmente experimentan progresión tumoral debido a metástasis diseminada [2-3]. Por lo tanto, combinar la terapia sistémica con la cirugía juega un papel crucial en reducir las tasas de progresión tumoral. La quimioterapia neoadyuvante (QNA) basada en cisplatino fue evaluada por primera vez como una estrategia de tratamiento potencial para CVMI en la década de 1980 y mostró una eficacia prometedora [6]. Estudios posteriores han asociado la reducción de estadio del CVMI inducida por QNA con tasas de supervivencia mejoradas [7-8]. El ensayo BA06 30894 es el estudio de QNA más grande en cáncer de vejiga hasta la fecha. En este ensayo, 976 pacientes recibieron neoadyuvante con cisplatino, metotrexato y vinblastina (CMV) o ninguna QNA antes de CR y/o radioterapia. Con una mediana de seguimiento de 8 años, el uso de CMV neoadyuvante aumentó la tasa de supervivencia a 10 años del 30% al 36% (HR, 0,84; IC del 95%, 0,72-0,99; P = 0,037) [9-10]. Para pacientes con cáncer de vejiga, la QNA puede erradicar al máximo las células tumorales, reducir el volumen tumoral, disminuir el estadio clínico, aumentando así la posibilidad de resección quirúrgica completa, y prevenir la diseminación tumoral potencial causada por la manipulación quirúrgica. En consecuencia, la QNA basada en cisplatino se ha convertido en el tratamiento estándar para pacientes con CVMI elegibles según la mayoría de las guías internacionales [11]. Actualmente, los agentes de quimioterapia neoadyuvante comúnmente utilizados incluyen [12]: cisplatino, gemcitabina, metotrexato, vinblastina, doxorrubicina... Sin embargo, precisamente debido a la variedad de fármacos de QNA y los diferentes métodos de administración, la selección de regímenes de quimioterapia a menudo se basa en la experiencia clínica de los médicos o hallazgos de investigación específicos, careciendo de un estándar unificado, y se caracteriza por ceguera, empirismo y aleatoriedad. Además, algunos pacientes exhiben resistencia intrínseca a ciertos agentes quimioterapéuticos. Para cuando la evaluación clínica confirma la insensibilidad de un paciente al fármaco aplicado, ya se han producido efectos secundarios tóxicos graves, potencialmente incluso conduciendo a resistencia múltiple a fármacos (MDR), privando al paciente de la oportunidad de elegir tratamientos alternativos. Por lo tanto, cómo evaluar la respuesta a la QNA, evitar fármacos principalmente resistentes, y seleccionar directamente agentes altamente sensibles para lograr quimioterapia individualizada se ha convertido en un punto clave en la investigación de QNA.

   La realización del tratamiento preciso del cáncer depende en gran medida de las pruebas de sensibilidad a fármacos. A través de pruebas de cribado de fármacos quimioterapéuticos precisas e individualizadas, se puede determinar el plan de tratamiento más efectivo y menos tóxico para cada paciente antes de que comience la terapia. Proponer un régimen de quimioterapia adaptado al paciente individual representa una nueva dirección de investigación para lograr tratamiento de precisión en cáncer de vejiga y mejorar las tasas de respuesta a la quimioterapia. Anteriormente, los modelos preclínicos más comúnmente utilizados eran las líneas celulares tumorales tradicionales y los modelos de xenoinjerto derivado de paciente (PDX). Si bien el cultivo de líneas celulares tumorales es simple, es insuficiente para simular el estado de crecimiento de las células tumorales en el cuerpo del paciente, y los fármacos cribados por este sistema tienen bajo valor de aplicación clínica. Aunque los modelos PDX pueden simular características tumorales in vivo y preservar el microambiente tumoral, tienen limitaciones significativas, como tasas de injerto estable relativamente bajas, ciclos largos de modelado y evaluación (seis meses a un año), siendo laboriosos y que consumen mucho tiempo, lo que dificulta su generación y uso para cribado de fármacos de alto rendimiento [13-16]. Por lo tanto, para desarrollar estrategias de tratamiento y prevención más personalizadas adaptadas a las características genéticas, ambientales y de estilo de vida únicas de un individuo, minimizando riesgos y optimizando los resultados de la intervención médica, es esencial desarrollar modelos de prueba de sensibilidad a fármacos que puedan simular la heterogeneidad y complejidad del cáncer de vejiga.

   Los organoides, específicamente los Organoides Derivados de Paciente (PDOs), son estructuras organotípicas tridimensionales formadas a través del autoensamblaje de células madre in vitro. Pueden diferenciarse en múltiples tipos celulares específicos de órganos y exhibir interacciones célula-célula, interacciones célula-matriz extracelular y organización espacial, recreando así algunas funciones y estructuras clave de órganos humanos reales in vitro mientras mantienen características fenotípicas y genéticas estables. En comparación con las líneas celulares tumorales bidimensionales y los modelos PDX, los organoides tumorales pueden cultivarse directamente a partir del tejido propio del paciente. Estos organoides pueden replicar eficazmente propiedades clave del tumor primario, preservar la morfología patológica y los mecanismos biológicos del tejido del paciente, retener la heterogeneidad tumoral y un microambiente tumoral más auténtico, y tienen la ventaja de un ciclo de crecimiento corto [17]. Esto facilita su uso para pruebas de sensibilidad de fármacos quimioterapéuticos, agentes dirigidos molecularmente, anticuerpos antitumorales, etc., en pacientes con cáncer clínico, prediciendo la respuesta del paciente a los fármacos, y tiene potencial para ayudar en la toma de decisiones de tratamiento clínico.

   En 2018, un estudio publicado en Science informó sobre el uso de organoides de cáncer gastrointestinal metastásico para pruebas de sensibilidad a fármacos [18]. Este estudio comparó y analizó las diferencias en sensibilidad a una serie de fármacos dirigidos y quimioterapéuticos entre 21 pacientes clínicos y sus PDOs correspondientes, demostrando una fuerte consistencia entre ambos. En comparación con los resultados terapéuticos reales de los pacientes, las predicciones de los PDOs fueron sólidas (sensibilidad 100%, especificidad 93%, valor predictivo positivo 88% y valor predictivo negativo 100%). En 2020, Yao Y et al. [19] utilizaron tejidos de biopsia de 112 pacientes con cáncer de recto localmente avanzado para construir 96 organoides de cáncer de recto. Ochenta de estos fueron seleccionados para probar su respuesta a la quimiorradioterapia, y los resultados mostraron que la sensibilidad de los organoides de cáncer de recto a la quimiorradioterapia fue altamente consistente con las respuestas clínicas de los pacientes (sensibilidad 78%, especificidad 92%, precisión 84%). Posteriormente, la consistencia entre la respuesta a fármacos de PDOs y la respuesta clínica del paciente también se ha observado en cáncer gástrico, cáncer de mama y otros tumores. Yan HHN et al. [20] establecieron un biobanco de organoides de cáncer gástrico utilizando tejidos tumorales, tejidos normales adyacentes y muestras de metástasis de ganglios linfáticos de 34 pacientes con cáncer gástrico. Entre ellos, dos casos desarrollaron metástasis y recibieron terapia combinada postoperatoria con cisplatino y 5-FU, ambos mostrando buenas respuestas. Otro caso recibió quimioterapia preoperatoria y no mostró respuesta a capecitabina postoperatoria. Investigando la sensibilidad de los PDOs de estos tres casos a los compuestos correspondientes, se reveló que la sensibilidad a fármacos de los PDOs fue completamente consistente con las respuestas clínicas de los respectivos pacientes. Guillen KP et al. [21] generaron modelos PDX y PDO a partir de muestras tumorales de pacientes con cáncer de mama con resistencia a terapia endocrina, recurrencia y metástasis, y realizaron análisis histomorfológicos, genómicos y de sensibilidad a fármacos en estas muestras. Los resultados indicaron que tanto los modelos PDX como PDO de cáncer de mama recrearon altamente la biología tisular y la genómica de sus tumores de origen, y sus respuestas a fármacos antitumorales fueron consistentes. En este estudio, un paciente con cáncer de mama triple negativo en estadio IIA desarrolló metástasis hepática aproximadamente un año después de someterse a quimioterapia preoperatoria y cirugía. Los investigadores realizaron pruebas de sensibilidad a fármacos in vitro e in vivo en los modelos PDO y PDX construidos y encontraron que el inhibidor de microtúbulos eribulina tuvo el mejor efecto terapéutico. Basándose en este hallazgo, se guio al paciente para recibir tratamiento con eribulina, resultando en remisión completa de la metástasis hepática que duró casi 5 meses. Estos estudios proporcionan evidencia preliminar del potencial de los PDOs para guiar el uso clínico de fármacos para pacientes con cáncer. Investigación adicional ha demostrado que al comparar las diferencias de respuesta a fármacos entre organoides normales y PDOs, se pueden identificar fármacos altamente selectivos, lo que puede ayudar a reducir los efectos secundarios tóxicos en pacientes clínicos. Por lo tanto, realizar pruebas de sensibilidad a fármacos a través de PDOs para descubrir el plan de tratamiento farmacológico más adecuado ayudará a mejorar la eficacia clínica para pacientes con cáncer, reducir los efectos secundarios tóxicos, el riesgo de resistencia a fármacos y la probabilidad de progresión tumoral, maximizando el beneficio del paciente.

   Por lo tanto, aprovechando los modelos de organoides de cáncer de vejiga derivados de paciente para realizar pruebas de sensibilidad a fármacos de quimioterapia neoadyuvante para cáncer de vejiga músculo-invasivo, estableciendo un sistema estandarizado de prueba de sensibilidad a fármacos de organoides de cáncer de vejiga, y formulando criterios de cribado para pruebas de sensibilidad a fármacos de organoides de cáncer de vejiga, permitirá la selección de regímenes de combinación de fármacos neoadyuvantes óptimos. Este enfoque puede ayudar a desarrollar nuevos planes de tratamiento individualizados para aplicación clínica y someterse a validación clínica multicéntrica, logrando finalmente verdaderas "pruebas de fármacos con avatar".

2. Preguntas y Objetivos de la Investigación (Aclarando las Preguntas Científicas y los Objetivos de Investigación)

Pregunta de Investigación: Este estudio emplea un diseño de ensayo clínico controlado para comparar las tasas de supervivencia global a un año, tres años y cinco años entre un grupo de pacientes que reciben intervenciones guiadas por pruebas de sensibilidad a fármacos de organoides y un grupo de pacientes que reciben tratamiento empírico tradicional. Se utilizará un análisis de supervivencia univariante de Kaplan-Meier para comparar las diferencias en supervivencia global entre los dos grupos. El estudio tiene como objetivo evaluar el valor de aplicación de los experimentos de sensibilidad a fármacos de organoides tumorales en guiar la quimioterapia neoadyuvante para cáncer de vejiga.

Objetivo de la Investigación: Al observar la eficacia clínica de la quimioterapia neoadyuvante guiada por el método de sensibilidad a fármacos de organoides tumorales en pacientes con cáncer de vejiga, este estudio tiene como objetivo evaluar el valor de aplicación de los experimentos de sensibilidad a fármacos de organoides tumorales en guiar la quimioterapia neoadyuvante individualizada para cáncer de vejiga.