Mahdolliset ensisijaiset ihmisen keuhkosyövän organoidit hoitovasteen ennustamiseksi (Organoids lung)

Yksi tärkeimmistä esteistä kestävien vasteiden saavuttamiselle pitkälle edenneessä keuhkosyövässä on kasvainten sisäinen ja välinen heterogeenisuus, joka on yleinen piirre ihmisen kiinteissä syövissä. Kasvaimen heterogeenisyyden uskotaan johtuvan kasvainsolujen alapopulaatiosta, joita kutsutaan keuhkosyövän aloitussoluiksi tai keuhkosyövän kantasoluiksi, jotka heijastavat "solua tai alkuperää" ja ylläpitävät näiden solujen itseuudistumista ja monipotentteja ominaisuuksia, mutta jotka ovat transformoituneita. Organoiditeknologia on mahdollistanut normaalien ja transformoituneiden "kantasolujen" viljelemisen suoraan potilaista ilman geenimanipulaatiota (eli IPS:ää). Tällaiset normaalit ja syövän organoidit säilyttävät monia kasvainten ominaisuuksia, ja niiden uskotaan olevan erinomainen in vitro 3D-mallijärjestelmä. Laboratoriossa tutkijat ovat onnistuneesti luoneet primaarisia 2D- ja 3D-soluviljelyjärjestelmiä, mukaan lukien organoidit proksimaalisesta keuhkoputkesta, jotka ovat peräisin lobektomiasta. He käyttävät näitä järjestelmiä ennustaakseen normaaleja kudoskomplikaatioita yhdistelmähoidoissa. On osoitettu, että keuhkojen kantasolureitit, kuten NOTCH-signalointireitti, ovat usein sääntelemättömiä keuhkosyövissä ja niihin liittyy huonompi lopputulos. In vitro ja prekliinisissä malleissa NOTCH-reitin deregulaatio liittyy sädehoitoon ja ensilinjan kemoterapiaan. Siten NOTCH-reitin estäminen voi parantaa hoitovastetta. Checkpoint-inhibiittorit ovat muuttaneet metastaattista ei-pienisoluista keuhkosyöpää (NSCLC) sairastavien potilaiden tuloksia ensimmäisessä ja toisessa rivissä, mikä on parantanut etenemisvapaata eloonjäämistä (PFS), kokonaiseloonjäämistä (OS) ja elämänlaatua. Sädehoidon on jatkuvasti osoitettu aktivoivan immuunijärjestelmän avainelementtejä, jotka ovat vastuussa immuunihoidon vastustuskyvystä. Säteily säätelee MHC-luokan I molekyylejä, joista monilta syöpäsoluilta puuttuu tai ne ilmentävät vain heikosti, kasvaimeen liittyviä antigeenejä, provosoi immunogeenisen solukuoleman, aktivoi dendriittisoluja, vähentää sääteleviä T-soluja (Tregs) kasvaimessa, laajentaa T-soluvalikoimaa ja lisää T-solukuljetusta monien muiden vaikutusten ohella. Säteily voi muuttaa kokonaan tai osittain huonosti tai ei-immunogeenisen kasvaimen immunogeeniseksi. Sädehoito yhdistettynä erilaisiin immuunihoitomuotoihin, kuten anti-PD-(L)1, anti-CTLA4, immunosytokiinit, dendriittisolurokotteet ja Toll-tyyppiset reseptoriagonistit paransivat johdonmukaisesti paikallista kasvaimen hallintaa ja erittäin mielenkiintoista kyllä, johtivat parempaan systeemiseen kasvainhallintaan ("abskopaalinen" vaikutus) ja spesifisen syövänvastaisen immuniteetin induktio muistiefektillä. Lisäksi, koska säteily lisää PD1/PD-L1:tä ja säteily voi voittaa vastustuskyvyn PD-(L)1:n tukkeutumiselle, niiden yhdistelmä on looginen. Kaikkien menetelmien paras ajoitus, järjestys ja annostelu on intensiivisen tutkimuksen asia. Sädehoidosta voi hyvinkin tulla olennainen osa syövän immuunihoitoa. Siitä huolimatta, kuten kaikista hoidoista, optimaaliset biomarkkerit vastetta varten puuttuvat. Ne eivät ainoastaan ​​mahdollistaisi potilaiden valintaa, vaan antaisivat myös käsityksen resistenssimekanismeista ja uusien kohteiden tunnistamisesta tai nykyisten lääkkeiden ja säteilyn optimaalisesta käytöstä, kuten annostelusta ja sekvensoinnista. Lisäksi tarvitaan ei vain biomarkkereita kasvainvasteeseen, vaan myös sivuvaikutuksiin, sillä jälkimmäiset voivat olla annosta rajoittavia ja johtaa hoidon jättämiseen heikommassa ja vanhemmassa potilaspopulaatiossa. Immuunivasteen oletetut biomarkkerit ovat niitä, jotka liittyvät immunogeeniseen solukuolemaan (ICD). Organoidit syntyvät kudosbiopsioista, ja ne ovat kokoelma elinspesifisiä solutyyppejä, jotka pystyvät järjestäytymään itse in vitro samalla tavalla kuin in vivo -tilanne (3D). He pystyvät helpottamaan potilaan oman kasvainmateriaalin syvällistä analyysiä diagnoosin yhteydessä ja etenevän/toistuvan taudin aikana. Tällä hetkellä ei ole julkaistu protokollaa pitkäaikaisten keuhkosyövän organoidien määrittämiseksi keuhkosyöpäpotilailta. Tällainen metodologia mahdollistaisi "potilaalle räätälöityjen optimaalisten hoitojen" prospektiivisen tunnistamisen sekä ennakoivien biomarkkerien johtamisen vastetta ja uusiutumista varten. Organoidien lisäksi myös ksenograftimalleilla on edelleen puolensa. Ksenografteissa ihmisen kasvainsoluja tai -kappaleita injektoidaan immuunipuutteellisiin hiiriin. Erityisesti tuoreesta ihmisen syöpänäytteestä saadut ksenograftit ovat saaneet paljon huomiota samalle kasvaimelle, koska yksittäisellä potilaalla voidaan kasvattaa hiirissä, jolloin voidaan tutkia vastetta hoitoon ja resistenssimekanismeja. Potilasperäiset tuumoriksenograftimallit (PDX) heijastavat paremmin potilaspopulaatiota vanhempien kasvainten histomorfologisten ominaisuuksien, kloonaalisen valinnan ja evoluution vaikutuksen suhteen genomisen eheyden säilyttämiseen matalan läpikäyvissä PDX:issä verrattuna luovuttajakudokseen. Vaikka organoidit voivat antaa monia näkemyksiä eri syövän vastaisten hoitojen vasteen molekyylibiologiasta, in vivo -mallit mahdollistavat uusien syövänvastaisten terapeuttisten lähestymistapojen testaamisen ottaen huomioon monimutkaisen kasvaimen mikroympäristön, joka heijastaa ainakin osittain kliinistä tilannetta. Kliinisesti edustavana työkaluna, joka kuvaa parhaiten kunkin kasvaintyypin biologiset ominaisuudet, PDX-mallit voisivat toimia tärkeänä apuvälineenä myös yksilöllisissä lääketieteen tutkimuksissa. Kasvain voidaan siirtää ihonalaisesti, mutta viime aikoina myös ortotooppisesti (esim. rintasyöpä siirretään hiiren rintaan) kasvaimen ja ympäristön välisen vuorovaikutuksen tutkimiseksi. Maastro-laboratoriossa meillä on kokemusta useista näistä malleista, mukaan lukien ortotooppiset keuhkokasvainmallit. PDX:n muodostamiseksi kasvainmateriaali otetaan pois kirurgisista näytteistä, leikataan pieniksi paloiksi, siirretään vastaanottajan immuunipuutoseläimiin joko ihonalaisesti tai implantoidaan suoraan keuhkoihin. Kasvain, jonka kasvunopeus on mediaani, siirretään sarjassa in vivo lisäterapeuttisia kokeita varten. Erillinen pieneläinsäteilytyslaite tutkijatiloissa mahdollistaa keuhkokasvaimien tarkan paikallisen säteilytyksen ja ympäröivien normaalien kudosten säteilyaltistus on minimaalinen. Integroitu kartiosädetietokonetomografiakuvausjärjestelmä mahdollistaa kasvaimen vasteen pitkittäisen seurannan uusille hoidoille.