Leendő elsődleges emberi tüdőrák organoidok a kezelésre adott válasz előrejelzéséhez (Organoids lung)

Az előrehaladott tüdőrákban a tartós válasz elérésének egyik legfontosabb akadálya a tumoron belüli és a tumorok közötti heterogenitás, amely az emberi szilárd rákos megbetegedések közös jellemzője. Úgy gondolják, hogy a daganat heterogenitását a tüdőrákot kiváltó sejteknek vagy tüdőrák őssejteknek nevezett daganatsejtek egy alpopulációja okozza, amelyek tükrözik a „sejtet vagy eredetet”, és fenntartják e sejtek önmegújító és multipotens tulajdonságait, de átalakulnak. Az organoid technológia lehetővé tette a normál és transzformált „őssejtek” tenyésztését közvetlenül a betegekből genetikai manipuláció (azaz IPS) nélkül. Az ilyen normál és rákos organoidok megtartják a daganatok számos tulajdonságát, és úgy gondolják, hogy kiváló in vitro 3D modellrendszerek. Egy laboratóriumban a kutatók sikeresen létrehoztak primer 2D és 3D sejttenyésztő rendszereket, beleértve a proximális hörgőből származó, lobectomiákból származó organoidokat. Ezeket a rendszereket használják a normál szöveti szövődmények előrejelzésére a kombinált kezeléseknél. Kimutatták, hogy a tüdő őssejt-útvonalai, mint például a NOTCH jelátviteli útvonal, gyakran deregulálódnak a tüdőrákokban, és rosszabb kimenetelűek. In vitro és preklinikai modellekben a NOTCH-útvonal deregulációja a sugárterápiával és az első vonalbeli kemoterápiával szembeni rezisztenciával függ össze. Így a NOTCH útvonal blokkolása javíthatja a kezelésre adott választ. A Checkpoint inhibitorok megváltoztatták az áttétes nem-kissejtes tüdőrákban (NSCLC) szenvedő betegek kimenetelét az első és a második vonalban, javítva a progressziómentes túlélést (PFS), a teljes túlélést (OS) és az életminőséget. A sugárterápiáról folyamatosan kimutatták, hogy aktiválja az immunrendszer kulcsfontosságú elemeit, amelyek felelősek az immunterápiával szembeni rezisztenciáért. A sugárzás felszabályozza azokat az MHC I-es osztályú molekulákat, amelyekből sok rákos sejt hiányzik, vagy csak rosszul expresszálódik, tumorasszociált antigének, immunogén sejthalált provokál, aktiválja a dendritikus sejteket, csökkenti a szabályozó T-sejteket (Treg) a tumorban, szélesíti a T-sejt repertoárt és sok egyéb hatás mellett fokozza a T-sejt-forgalmat. A sugárzás teljesen vagy részben gyengén vagy nem immunogén daganatot immunogénné alakíthat. A sugárterápia az immunterápia különböző formáival kombinálva, mint például az anti-PD-(L)1, az anti-CTLA4, az immuncitokinek, a dendritesejtes vakcináció és a Toll-szerű receptor agonisták, folyamatosan javította a helyi tumorkontrollt, és nagyon érdekes módon jobb szisztémás tumorkontrollt eredményezett. (az "abszkopális" hatás) és a specifikus rákellenes immunitás kiváltása memóriahatással. Ezen túlmenően, mivel a PD1/PD-L1-et sugárzás szabályozza, és a sugárzás képes legyőzni a PD-(L)1 blokkolással szembeni ellenállást, ezek kombinációja logikus. Az összes mód legjobb időzítése, sorrendje és adagolása intenzív kutatás kérdése. A sugárterápia a rák elleni immunterápia szerves részévé válhat. Mindazonáltal, mint minden kezelésnél, hiányoznak az optimális biomarkerek a válaszreakcióhoz. Nemcsak a betegek kiválasztását tennék lehetővé, hanem betekintést adnának a rezisztencia-mechanizmusokba és az új célpontok azonosításába, vagy a jelenlegi gyógyszerek és sugárzás optimális alkalmazásába, például az adagolásba és a szekvenálásba. Sőt, nemcsak a tumorválasz, hanem a mellékhatások biomarkerei is szükségesek, mivel ez utóbbiak dóziskorlátozóak lehetnek, és a gyengébb és idősebb betegpopulációban a terápia elhagyását eredményezhetik. Az immunválasz feltételezett biomarkerei azok, amelyek az immunogén sejthalálhoz (ICD) kapcsolódnak. Az organoidokat szövetbiopsziákból állítják elő, és olyan szervspecifikus sejttípusok gyűjteményét jelentik, amelyek képesek in vitro önszerveződni az in vivo helyzethez (3D) hasonlóan. Képesek megkönnyíteni a páciens saját daganatos anyagának mélyreható elemzését a diagnózis felállításakor és a progresszív/visszatérő betegség során. Jelenleg nincs publikált protokoll a tüdőrákos betegek hosszú távú tüdőrák-organoidjainak megállapítására. Egy ilyen módszer lehetővé tenné a „betegre szabott optimális kezelések” prospektív azonosítását, valamint prediktív biomarkerek származtatását a válaszreakcióhoz és a visszaeséshez. Az organoidokon kívül a xenograft modelleknek is megvannak a maguk érdemei. A xenograftokban humán tumorsejteket vagy -darabokat injektálnak immunhiányos egerekbe. Különösen a friss humán rákmintából származó xenograftok kaptak nagy figyelmet ugyanarra a daganatra, mivel az egyes betegekben egerekben is lehet tenyészteni, lehetővé téve a terápiára adott válasz és a rezisztencia mechanizmusainak tanulmányozását. A páciensből származó tumor xenograft (PDX) modellek jobban tükrözik a betegpopulációt a szülői daganatok hisztomorfológiai jellemzői, a klonális szelekció és az evolúció hatása a genomi integritás fenntartására az alacsony áteresztőképességű PDX-ekben, összehasonlítva a donor szövetével. Míg az organoidok számos betekintést nyújthatnak a különféle rákellenes terápiákra adott válaszok molekuláris biológiájába, az in vivo modellek lehetővé teszik új rákellenes terápiás megközelítések tesztelését, figyelembe véve a komplex tumor mikrokörnyezetét, amely legalább részben tükrözi a klinikai helyzetet. Klinikailag reprezentatív eszközként, amely a legjobban összefoglalja a megfelelő daganattípus biológiai tulajdonságait, a PDX modellek fontos segítséget jelenthetnek a személyre szabott orvosi vizsgálatokban is. A daganat szubkután, de újabban ortotopikusan is átültethető (pl. emlőrákot ültetnek át egy egér mellébe), hogy megvizsgálják a daganat és a környezet kölcsönhatását. A Maastro laborban sokféle ilyen modellről van tapasztalatunk, beleértve az ortotopikus tüdődaganat modelleket is. A PDX generálásához a tumoranyagot sebészeti mintákból kinyerik, apró darabokra vágják, majd a recipiens immunhiányos állatokba átültetik szubkután vagy közvetlenül a tüdőbe. A medián növekedési sebességű daganatot sorozatosan in vivo ültetjük át további terápiás kísérletekhez. A kihelyezett kisállat-besugárzó a vizsgálóintézetben lehetővé teszi a tüdődaganatok precíz lokális besugárzását a környező normál szövetek minimális sugárterhelése mellett. Az integrált kúpos komputertomográfiás képalkotó rendszer lehetővé teszi az új kezelésekre adott tumorválasz longitudinális nyomon követését.