Postoperatiivisen adjuvanttisykoterapian tehon arviointi virtsarakon syövälle perustuen organoiditekniikkaan.

1. Tutkimuksen tausta (Esitellään tämän tutkimuksen perustelu ja merkitys nykyisen kotimaisen ja kansainvälisen tutkimuksen pohjalta)

   Virtsarakkosyöpä on pahanlaatuinen kasvain, joka syntyy virtsarakon urotheliumista ja on yleisin urogenitaalisten kasvainten esiintyvyys Kiinassa. Näistä urotheliumin karsinooma on yleisin, muodostaen yli 90 % virtsarakkosyövän tapauksista [1]. Kliinisesti, perustuen kasvaimen tunkeutumissyvyyteen virtsarakon seinämään ja ennusteominaisuuksiin, virtsarakkosyöpä luokitellaan ei-lihasinvasiiviseen virtsarakkosyöpään (NMIBC) ja lihasinvasiiviseen virtsarakkosyöpään (MIBC). MIBC muodostaa noin 20 % vastediagnosoiduista virtsarakkosyövän tapauksista [2-3], mutta sen ennuste on huomattavasti huonompi kuin NMIBC:n, 5-vuoden kokonaistautiheys (OS) on noin 60 %–70 % [4-5].

   Potilaille, joilla on T2~T4a-vaiheen tauti ilman kaukaisia etäpesäkkeitä, radikaali kystektomia (RC) on tyypillisesti standardihoidoksi [2-3]. Kuitenkin korkean riskin potilaille, joilla on pT3-pT4-tauti ja/tai pN+ M0-tila, 5-vuoden selviytymisaste RC:n jälkeen on vain 25–35 % [2, 6-8]. Siksi systemaattisen hoidon yhdistäminen leikkaukseen on ratkaisevassa roolissa kasvaimen etenemisnopeuden vähentämisessä. Useat retrospektiiviset tutkimukset ovat osoittaneet, että adjuvantti kemoterapia RC:n jälkeen voi viivyttää uusiutumista ja parantaa kokonaistautiheyttä, tarjoten kliinistä hyötyä. Skinner et al. [9] raportoivat ensimmäisestä satunnaistetusta kokeesta, joka osoitti hyödyt adjuvantti kemoterapiaryhmälle sairaudettoman selviytymisen (DFS) (51 % vs. 34 %) ja kokonaistautiheyden (44 % vs. 39 %, n.s.) osalta 5 vuoden kohdalla. Toinen Freiha et al.:n raportoima prospektiivinen satunnaistettu koe tutki adjuvantti CMV-kemoterapian hyötyä RC:n jälkeen 50 potilaalla, joilla oli pT3b-T4, N0/+, M0-tauti [10]. Näin ollen suositukset suosittelevat adjuvantti kemoterapiaa korkean riskin potilaille, joilla on pT3~pT4-tauti tai imusolmukemetastaasi [11]. Tällä hetkellä yleisesti käytetyt adjuvantti kemoterapialääkkeet virtsarakkosyöpään sisältävät: cisplatiini, gemsitabiini, metotreksaatti, vinblastiini, doksorubisiini, paklitakseli... Kuitenkin kemoterapialääkkeiden monimuotoisuus ja erilaiset annostelumenetelmät johtavat siihen, että hoitosuunnitelman valinta usein perustuu lääkäreiden kliiniseen kokemukseen tai tiettyihin tutkimustuloksiin, puuttuu yhtenäinen standardi ja on empiiristä ja satunnaista. Lisäksi jotkut potilaat osoittavat luontaista resistenssiä tietyille kemoterapeuttisille aineille. Siinä vaiheessa, kun kliininen arviointi vahvistaa potilaan herkkyydettömyyden käytettyä lääkettä kohtaan, vakavia myrkyllisiä sivuvaikutuksia on usein jo tapahtunut, mahdollisesti jopa johtaen monilääkeresistenssiin (MDR), mikä riistää potilaalta mahdollisuuden valita vaihtoehtoisia hoitoja. Siksi, kuinka arvioida kemoterapian vastetta, välttää ensisijaisesti resistentit lääkkeet ja valita suoraan erittäin herkkiä aineita yksilöllisen kemoterapian saavuttamiseksi, on tullut tutkimuksen keskipisteeksi.

   Tarkan syöpähoidon toteuttaminen riippuu pitkälti lääkeherkkyystestauksesta. Tarkkojen ja yksilöllisten kemoterapialääkkeiden seulontakokeiden kautta voidaan ennen hoidon alkamista tunnistaa jokaiselle potilaalle tehokkain ja vähiten myrkyllinen hoitosuunnitelma. Potilaskohtaisten kemoterapiasuunnitelmien kehittäminen edustaa uutta tutkimussuuntaa tarkan hoidon saavuttamiseksi virtsarakkosyövässä ja kemoterapian tehon parantamiseksi. Aikaisemmin yleisemmin käytetyt prekliiniset mallit olivat perinteiset kasvain solulinjat ja potilasta peräisin olevat siirtokasvaimallit (PDX). Kasvain solulinjojen viljely on yksinkertaista, mutta riittämätöntä simuloimaan kasvain solujen kasvutilaa potilaan kehossa, ja tällä järjestelmällä seulotut lääkkeet ovat matalan kliinisen soveltamisarvon. Vaikka PDX-mallit voivat simuloida in vivo kasvain ominaisuuksia ja säilyttää kasvain mikroympäristön, niillä on merkittäviä rajoituksia, kuten suhteellisen matala vakaiden siirtoaste, pitkä mallinnus- ja arviointijakso (kuusi kuukautta vuoteen), aikaa ja työvoimaa vievä, mikä tekee niistä vaikeita tuottaa ja hyödyntää suurtehoseulontaan [12-15]. Siksi, kehittääksemme yksilöllisempiä hoito- ja ehkäisystrategioita, jotka on räätälöity yksilön ainutlaatuisiin geneettisiin, ympäristö- ja elämäntapapiirteisiin, minimoiden riskejä ja optimoiden lääketieteellisen interventiotuloksia, on välttämätöntä kehittää lääkeherkkyystestausmalleja, jotka voivat simuloida virtsarakkosyövän heterogeenisyyttä ja monimutkaisuutta.

   Organoidit, erityisesti potilasta peräisin olevat organoidit (PDO), ovat kolmiulotteisia organotyyppisiä rakenteita, jotka muodostuvat kantasolujen itseliittymisen kautta in vitro. Ne voivat erilaistua useiksi elimikohtaisiksi solutyypeiksi ja osoittaa solujen välisiä vuorovaikutuksia, solujen ja soluväliaineen vuorovaikutuksia sekä spatiaalista organisoitumista, toistaen näin avaintoiminnot ja rakenteet todellisista ihmisen elimistä in vitro samalla kun säilyttävät vakaan fenotyypin ja geneettiset ominaisuudet. Verrattuna kaksiulotteisiin kasvain solulinjoihin ja PDX-malleihin, kasvain organoidit voidaan viljellä suoraan potilaan omasta kudoksesta. Nämä organoidit voivat tehokkaasti kopioida primaarikasvaimen avainominaisuuksia, säilyttää potilaan kudoksen patologisen morfologian ja biologiset mekanismit, säilyttää kasvain heterogeenisyyden ja autenttisemman kasvain mikroympäristön, ja niillä on lyhyen kasvusyklin etu [16]. Tämä helpottaa niiden käyttöä kemoterapialääkkeiden, molekyylitason kohdennettujen lääkkeiden, kasvain vastaisten vasta-aineiden jne. herkkyystestaukseen kliinisissä syöpäpotilaissa, ennustamaan potilaan vastetta lääkkeisiin, ja niillä on potentiaalia avustamaan kliinisen hoitopäätöksenteossa.

   Vuonna 2018, Science-lehdessä julkaistu tutkimus raportoi metastasoituneen ruoansulatuskanavan syövän organoidien käytöstä lääkeherkkyystestaukseen [17]. Tämä tutkimus vertaili ja analysoi eroja herkkyydessä sarjaan kohdennettuja ja kemoterapeuttisia lääkkeitä 21 kliinisen potilaan ja heidän vastaavien PDO:iden välillä, osoittaen vahvan yhteneväisyyden näiden kahden välillä. Verrattuna potilaiden todellisiin hoitotuloksiin, PDO-ennusteet olivat vankkoja (herkkyys 100 %, spesifisyys 93 %, positiivinen ennustearvo 88 % ja negatiivinen ennustearvo 100 %). Vuonna 2020, Yao Y et al. [18] käyttivät 112 paikallisesti edenneen peräsuolen syövän potilaan biopsiakudoksia rakentaakseen 96 peräsuolen syövän organoidia. Kahdeksankymmentä näistä valittiin testaamaan niiden vastetta kemoradioterapiaan, ja tulokset osoittivat, että peräsuolen syövän organoidien herkkyys kemoradioterapialle oli erittäin yhteneväinen potilaiden kliinisten vastausten kanssa (herkkyys 78 %, spesifisyys 92 %, tarkkuus 84 %). Myöhemmin, yhteneväisyys PDO-lääkevasteen ja potilaan kliinisen vasteen välillä on havaittu myös mahasyövässä, rintasyövässä ja muissa kasvaimissa. Yan HHN et al. [19] perustivat mahasyövän organoidi biopankin käyttäen kasvain kudoksia, viereisiä normaaleja kudoksia ja imusolmukemetastaasinäytteitä 34 mahasyövän potilaalta. Näistä, kaksi tapausta kehitti metastasoitumisen ja sai leikkauksen jälkeistä yhdistelmähoitoa cisplatiinilla ja 5-FU:lla, molemmat osoittivat hyviä vastauksia. Toinen tapaus sai leikkauksen ennen kemoterapiaa ja ei osoittanut vastausta leikkauksen jälkeen kapetsitabiiniin. Tutkiessaan näiden kolmen tapauksen PDO:iden herkkyyttä vastaaviin yhdisteisiin paljastui, että PDO:iden lääkeherkkyys oli täysin yhteneväinen vastaavien potilaiden kliinisten vastausten kanssa. Guillen KP et al. [20] generoivat PDX- ja PDO-malleja rintasyövän potilaiden kasvainnäytteistä, joilla oli endokriinihoidon resistenssi, uusiutuminen ja metastasoituminen, ja suorittivat histomorfologisia, genomisia ja lääkeherkkyysanalyysia näille näytteille. Tulokset osoittivat, että sekä rintasyövän PDX- että PDO-mallit toistivat korkeasti lähdekasvaimiensa kudosbiologiaa ja genomisia, ja niiden vastaukset kasvain vastaisiin lääkkeisiin olivat yhteneväisiä. Tässä tutkimuksessa, potilaalla, jolla oli vaiheen IIA kolmoisnegatiivinen rintasyöpä, kehittyi maksan metastasoituminen noin vuoden kuluttua leikkauksen ennen kemoterapian ja leikkauksen jälkeen. Tutkijat suorittivat in vitro ja in vivo lääkeherkkyystestejä rakennetuille PDO- ja PDX-malleille ja havaitsivat, että mikrotubuli-inhibiittori eribuliinilla oli paras hoitovaikutus. Tämän löydöksen perusteella, potilas ohjattiin saamaan eribuliinihoidon, mikä johti maksan metastasoitumisen täydelliseen remissioon kestäen lähes 5 kuukautta. Nämä tutkimukset tarjoavat alustavia todisteita PDO:iden potentiaalista ohjata kliinistä lääkekäyttöä syöpäpotilaille. Lisätutkimus on osoittanut, että vertaamalla normaali organoidien ja PDO:iden välisiä lääkevaste-eroja, voidaan tunnistaa erittäin selektiivisiä lääkkeitä, mikä voi auttaa vähentämään myrkyllisiä sivuvaikutuksia kliinisissä potilaissa. Näin ollen, lääkeherkkyystestauksen suorittaminen PDO:iden kautta sopivimman lääkehoitosuunnitelman löytämiseksi auttaa parantamaan kliinistä tehoa syöpäpotilailla, vähentämään myrkyllisiä sivuvaikutuksia, lääkeresistenssin riskiä ja kasvain uusiutumisen todennäköisyyttä, maksimoiden potilaan hyödyn.

   Siksi, hyödyntämällä potilasta peräisin olevia virtsarakkosyövän organoidimalleja suorittamaan lääkeherkkyystestauksen adjuvantti kemoterapialle lihasinvasiivisessa virtsarakkosyövässä, perustamalla standardoitu virtsarakkosyövän organoidi lääkeherkkyystestausjärjestelmä ja laatimalla seulontakriteerit virtsarakkosyövän organoidi lääkeherkkyystestaukselle, voidaan valita optimaaliset lääkeyhdistelmäsuunnitelmat. Tämä lähestymistapa voi auttaa kehittämään uusia yksilöllisiä hoitosuunnitelmia kliiniseen soveltamiseen ja läpikäymään monikeskuskliinisen validoinnin, lopulta saavuttaen todellisen "avatar-lääketestauksen".

2. Tutkimuskysymys ja tavoitteet (Selittäen tieteelliset kysymykset ja tutkimustavoitteet)

Tutkimuskysymys: Tämä tutkimus käyttää kliinistä kontrolloitua kokeellista suunnittelua vertailemaan yhden vuoden, kolmen vuoden ja viiden vuoden kokonaistautiheysastetta organoidi lääkeherkkyystestauksen ohjaaman interventioryhmän ja perinteisen empiirisen hoidon saaneen potilasryhmän välillä. Yksimuuttujainen Kaplan-Meier selviytymisanalyysi käytetään vertailemaan eroja uusiutumisasteissa näiden kahden ryhmän välillä. Tutkimuksen tavoitteena on arvioida kasvain organoidi lääkeherkkyyskokeiden soveltamisarvoa kemoterapian ohjaamisessa virtsarakkosyövässä.

Tutkimustavoite: Tarkkailemalla kasvain organoidi lääkeherkkyysmenetelmän ohjaaman adjuvantti kemoterapian kliinistä tehoa virtsarakkosyövän potilailla, tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida kasvain organoidi lääkeherkkyyskokeiden soveltamisarvoa yksilöllisen kemoterapian ohjaamisessa virtsarakkosyövässä.