Neoadjuvanttisten kemoterapialääkkeiden tehon arviointi organoiditeknologiaan perustuen

1. Tutkimustausta (Perustelut ja tutkimuksen merkitys kotimaisten ja kansainvälisten tutkimustilanteiden pohjalta)

   Virtsarakon syöpä on virtsarakon urotheliumista alkunsa saava pahanlaatuinen kasvain, joka on Kiinassa yleisin urogenitaalisairauksista. Näistä urotheelikarsinooma on yleisin, ja se muodostaa yli 90 % virtsarakon syövän tapauksista [1]. Kasvaimen tunkeutumissyvyyden ja ennusteen perusteella virtsarakon syöpä luokitellaan kliinisesti lihaskudokseen tunkeutumattomaksi (NMIBC) ja lihaskudokseen tunkeutuvaksi (MIBC) virtsarakon syöväksi. MIBC muodostaa noin 20 % vastediagnosoiduista virtsarakon syövän tapauksista [2–3], mutta sen ennuste on huomattavasti huonompi kuin NMIBC:n, ja viiden vuoden kokonaiselossaolo (OS) on noin 60–70 % [4–5].

   Potilaille, joilla on T2–T4a-vaiheen tauti ilman etäpesäkkeitä, radikaali kystektomia (RC) on tyypillisesti ensisijainen hoito. Kuitenkin, vaikka potilaat käyvät läpi RC:n ja lantion imusolmukkeiden poiston, noin 50 % potilaista kokee lopulta kasvaimen etenemisen levittäytyneiden etäpesäkkeiden vuoksi [2–3]. Siksi systemaattisen hoidon yhdistäminen leikkaukseen on ratkaisevan tärkeää kasvaimen etenemisnopeuden vähentämisessä. Cisplatiiniin perustuvaa neoadjuvanttikemoterapiaa (NAC) arvioitiin ensimmäisen kerran mahdollisena hoitostrategiana MIBC:lle 1980-luvulla, ja se osoitti lupaavaa tehokkuutta [6]. Myöhemmät tutkimukset ovat liittäneet NAC:sta johtuvan MIBC:n vaiheen alenemisen parantuneisiin elossaololukuihin [7–8]. BA06 30894 -tutkimus on tähän mennessä suurin NAC-tutkimus virtsarakon syövän alalla. Tässä tutkimuksessa 976 potilasta sai joko neoadjuvanttista cisplatiinia, metotreksaattia ja vinblastiinia (CMV) tai ei NAC:ta ennen RC:tä ja/tai sädehoitoa. Keskimääräisellä 8 vuoden seurannalla neoadjuvanttisen CMV:n käyttö paransi 10 vuoden elossaoloa 30 %:sta 36 %:iin (HR 0,84; 95 % CI 0,72–0,99; P = 0,037) [9–10]. Virtsarakon syöpäpotilaille NAC voi maksimaalisesti hävittää kasvaimen soluja, vähentää kasvaimen kokoa, alentaa kliinistä vaihetta, mikä lisää täydellisen kirurgisen poiston mahdollisuutta, ja estää leikkauksen aiheuttamaa mahdollista kasvaimen leviämistä. Näin ollen cisplatiiniin perustuva NAC on tullut useimpien kansainvälisten hoitosuositusten mukaan standardihoidoksi kelvollisille MIBC-potilaille [11]. Tällä hetkellä yleisesti käytetyt neoadjuvanttikemoterapialääkkeet sisältävät [12]: cisplatiinia, gemtsitabiinia, metotreksaattia, vinblastiinia, doksorubisiinia... Kuitenkin juuri NAC-lääkkeiden monimuotoisuuden ja erilaisten annostelutapojen vuoksi kemoterapiaregimien valinta usein perustuu lääkäreiden kliiniseen kokemukseen tai tiettyihin tutkimustuloksiin, eikä ole yhtenäistä standardia, ja se on sokeaa, empiiristä ja satunnaista. Lisäksi jotkut potilaat osoittavat sisäistä resistenssiä tietyille kemoterapialääkkeille. Kun kliininen arviointi vahvistaa potilaan herkkyydettömyyden käytettyä lääkettä kohtaan, vakavia myrkyllisiä sivuvaikutuksia on jo tapahtunut, mikä voi jopa johtaa monilääkeresistenssiin (MDR), mikä riistää potilaalta mahdollisuuden valita vaihtoehtoisia hoitoja. Siksi NAC-vasteen arviointi, ensisijaisten resistenttien lääkkeiden välttäminen ja suora valinta korkeasti herkistä lääkkeistä yksilöllisen kemoterapian saavuttamiseksi on tullut NAC-tutkimuksen keskipisteeksi.

   Tarkkanäköisen syövän hoidon toteuttaminen riippuu suurelta osin lääkeherkkyystestauksesta. Tarkkojen ja yksilöllisten kemoterapialääkkeiden seulontatestien avulla voidaan määrittää jokaiselle potilaalle ennen hoidon alkua tehokkain ja vähiten myrkyllinen hoitosuunnitelma. Potilaskohtaisen kemoterapiaregimin esittäminen edustaa uutta tutkimussuuntaa tarkan hoidon saavuttamiseksi virtsarakon syövän hoidossa ja kemoterapiavasteiden parantamisessa. Aiemmin yleisemmin käytetyt prekliiniset mallit olivat perinteiset kasvaimen solulinjat ja potilasta peräisin olevat ksenograftit (PDX). Vaikka kasvaimen solulinjojen viljely on yksinkertaista, se ei riitä simuloimaan kasvaimen solujen kasvutilaa potilaan kehossa, ja tämän järjestelmän seulomat lääkkeet ovat vähäistä kliinistä arvoa. Vaikka PDX-mallit voivat simuloida kasvaimen in vivo -ominaisuuksia ja säilyttää kasvaimen mikroympäristön, niillä on merkittäviä rajoituksia, kuten suhteellisen alhainen vakaa siirtoonottoprosentti, pitkä mallinnus- ja arviointijakso (kuusi kuukautta vuoteen), aikaa ja työtä vievä, mikä tekee niistä vaikeita tuottaa ja käyttää suurtehoseulontaan [13–16]. Siksi kehittääkseen yksilöllisempää hoitoa ja ehkäisystrategioita, jotka on räätälöity yksilön ainutlaatuisten geneettisten, ympäristö- ja elämäntapapiirteiden mukaan riskien minimoimiseksi ja lääketieteellisten interventioiden tulosten optimoimiseksi, on välttämätöntä kehittää lääkeherkkyystestausmalleja, jotka voivat simuloida virtsarakon syövän heterogeenisyyttä ja monimutkaisuutta.

   Organoidit, erityisesti potilasta peräisin olevat organoidit (PDO), ovat kolmiulotteisia organotyyppisiä rakenteita, jotka muodostuvat kantasolujen itsekokoantumisen kautta in vitro. Ne voivat erilaistua useiksi elimikohtaisiksi solutyypeiksi ja osoittaa solujen välisiä vuorovaikutuksia, solujen ja soluväliaineen vuorovaikutuksia sekä spatiaalista organisoitumista, toistaen siten joitain todellisten ihmisen elimien keskeisiä toimintoja ja rakenteita in vitro samalla kun ne säilyttävät vakaan fenotyypin ja geneettiset ominaisuudet. Verrattuna kaksiulotteisiin kasvaimen solulinjoihin ja PDX-malleihin, kasvaimen organoideja voidaan suoraan viljellä potilaan omasta kudoksesta. Nämä organoidit voivat tehokkaasti kopioida primaarikasvaimen keskeisiä ominaisuuksia, säilyttää potilaan kudoksen patologisen morfologian ja biologiset mekanismit, säilyttää kasvaimen heterogeenisyyden ja autenttisemman kasvaimen mikroympäristön, ja niillä on lyhyen kasvusyklin etu [17]. Tämä helpottaa niiden käyttöä kemoterapialääkkeiden, molekyylitason kohdennettujen lääkkeiden, syöpää vastaavien vasta-aineiden jne. herkkyystestaukseen kliinisissä syöpäpotilaissa, ennustamaan potilaan vasteita lääkkeisiin, ja niillä on potentiaalia auttaa kliinisen hoidon päätöksenteossa.

   Vuonna 2018 Science-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa raportoitiin metastaattisten ruoansulatuskanavan syöpäorganoidien käytöstä lääkeherkkyystestauksessa [18]. Tämä tutkimus vertasi ja analysoi 21 kliinisen potilaan ja niitä vastaavien PDO:iden herkkyyseroja sarjalle kohdennettuja ja kemoterapeuttisia lääkkeitä, osoittaen vahvan yhteneväisyyden näiden välillä. Verrattuna potilaiden todellisiin hoitotuloksiin PDO-ennusteet olivat vahvoja (herkkyys 100 %, spesifisyys 93 %, positiivinen ennustearvo 88 % ja negatiivinen ennustearvo 100 %). Vuonna 2020 Yao Y et al. [19] käyttivät 112 paikallisesti edenneen peräsuolen syövän potilaan biopsiakudoksia rakentaakseen 96 peräsuolen syöpäorganoidia. Näistä 80 valittiin testaamaan niiden vaste kemoradiohoitoon, ja tulokset osoittivat, että peräsuolen syöpäorganoidien herkkyys kemoradiohoitoon oli hyvin yhteneväistä potilaiden kliinisten vastausten kanssa (herkkyys 78 %, spesifisyys 92 %, tarkkuus 84 %). Myöhemmin yhteneväisyyttä PDO-lääkevasteen ja potilaan kliinisen vasteen välillä on havaittu myös mahasyövässä, rintasyövässä ja muissa kasvaimissa. Yan HHN et al. [20] perustivat mahasyöpäorganoidipankin käyttäen 34 mahasyöpäpotilaan kasvaimen kudoksia, viereisiä normaaleja kudoksia ja imusolmukemetastaasinäytteitä. Näistä kaksi tapausta kehitti metastasseja ja sai leikkauksen jälkeistä yhdistelmähoitoa cisplatiinilla ja 5-FU:lla, molemmat osoittivat hyviä vasteen. Toinen tapaus sai leikkausen kemoterapiaa eikä osoittanut vasteen leikkauksen jälkeiselle kapesitabiinille. Näiden kolmen tapauksen PDO:iden herkkyyden tutkiminen vastaaviin yhdisteisiin paljasti, että PDO:iden lääkeherkkyys oli täysin yhteneväistä vastaavien potilaiden kliinisten vastausten kanssa. Guillen KP et al. [21] luovat PDX- ja PDO-malleja rintasyöpäpotilaiden kasvaimenäytteistä, joilla oli endokriinihoidon resistenssiä, uusiutumista ja metastasointia, ja suorittivat histomorfologisia, genomisia ja lääkeherkkyysanalyysejä näille näytteille. Tulokset osoittivat, että sekä rintasyövän PDX- että PDO-mallit toistivat korkeasti lähdekasvaimiensa kudoksen biologisten ja genomisten ominaisuuksia, ja niiden vasteen syöpää vastaaviin lääkkeisiin olivat yhteneväisiä. Tässä tutkimuksessa potilaalla, jolla oli vaiheen IIA triple-negatiivinen rintasyöpä, kehittyi maksan etäpesäke noin vuosi leikkausen 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 potilasta ohjattiin saamaan eribuliinihoidon, mikä johti maksan etäpesäkkeen täydelliseen remissioon, joka kesti lähes 5 kuukautta. Nämä tutkimukset tarjoavat alustavia todisteita PDO:iden mahdollisuudesta ohjata kliinistä lääkekäyttöä syöpäpotilaille. Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että vertaamalla normaalien organoidien ja PDO:iden lääkevasteeroja 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 tehokkuutta syöpäpotilailla, vähentämään myrkyllisiä sivuvaikutuksia, lääkeresistenssin riskiä ja kasvaimen etenemisen todennäköisyyttä, maksimoiden potilaan hyödyn.

   Siksi potilasta peräisin olevien virtsarakon syöpäorganoidimallien hyödyntäminen lihaskudokseen tunkeutuvan virtsarakon syövän neoadjuvanttikemoterapialääkkeiden herkkyystestauksessa, standardoidun virtsarakon syöpäorganoidilääkeherkkyystestausjärjestelmän perustaminen ja virtsarakon syöpäorganoidilääkeherkkyystestauksen seulontakriteerien laatiminen mahdollistavat optimaalisten neoadjuvanttilääkeyhdistelmäregimien valinnan. Tämä lähestymistapa voi auttaa kehittämään uusia yksilöllisiä hoitosuunnitelmia kliiniseen käyttöön ja läpikäymään monikeskuskliinisen validoinnin, saavuttaen lopulta todellisen "avatar-lääketestauksen".

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

Tutkimuskysymys: Tämä tutkimus käyttää kliinistä kontrolloitua tutkimussuunnittelua vertaillakseen yhden, kolmen ja viiden vuoden kokonaiselossaolon organoidilääkeherkkyystestauksen ohjaamien interventioiden saaneen potilasryhmän ja perinteisen empiirisen hoidon saaneen potilasryhmän välillä. Yksimuuttujainen Kaplan-Meier -elossaoloanalyysi käytetään vertailemaan kokonaiselossaoloeroja näiden kahden ryhmän välillä. Tutkimuksen tavoitteena on arvioida kasvaimen organoidilääkeherkkyyskokeiden soveltamisarvoa virtsarakon syövän neoadjuvanttikemoterapian ohjauksessa.

Tutkimustavoite: Tarkkailemalla kasvaimen organoidilääkeherkkyysmenetelmän ohjaaman neoadjuvanttikemoterapian kliinistä tehokkuutta virtsarakon syöpäpotilailla, tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida kasvaimen organoidilääkeherkkyyskokeiden soveltamisarvoa virtsarakon syövän yksilöllisen neoadjuvanttikemoterapian ohjauksessa.