A pácienstől származó organoidok a glioblasztóma gyógyszerszűréséhez (GlioPDO)

A tumorsebészeti biopsziákból származó páciensből származó organoidok (PDO) egy innovatív eszköz az egyes betegek specifikus terápiás stratégiákra adott válaszának tesztelésére. Az organoidok háromdimenziós (3D) struktúrák, amelyek szervspecifikus és önszerveződő sejtekből állnak, és amelyek tenyészetben tarthatók és szaporíthatók. A mai napig számos ráktípusból hoztak létre OEM-et, beleértve a prosztata-, petefészek- és mellrákot. Glioblasztóma PDO-kat is előállítottak, és kimutatták, hogy megtartják szülődaganatuk jellemzőit, mind mutációs szinten, mind a génexpressziós profilok és a sejt heterogenitás tekintetében. Mivel jobban összefoglalják az eredeti daganat jellemzőit, mint a GBM sejtvonalak, fontos előrelépést jelentenek a személyre szabott orvoslási megközelítések terén. Így a glioblasztóma PDO-k hasznos preklinikai modelleket jelentenek a gyógyszerszűréshez, a CAR-T-sejtek teszteléséhez és az agyi ortotopikus xenograftok előállításához modellmodellekben. Ebből a szempontból az OEM-ek lehetőséget kínálnak a glioblasztómás betegek molekuláris heterogenitásának jobb jellemzésére, és új terápiás stratégiák tesztelésére olyan környezetben, amelyek utánozzák a szülő tumor genetikai tulajdonságait.

Az immunterápia erőteljes rákellenes megközelítésként jelenik meg bizonyos ráktípusok esetében. Az immunterápia az immunrendszer azon képességét használja ki, hogy felismerje a nem saját antigéneket, hogy megcélozza és elpusztítsa a rákos sejteket. Az immunellenőrző pontok gátlói (pl. anti-PD-1 és anti-CTLA-4 monoklonális antitestek) hatékonynak bizonyultak nagy mutációs terhelést mutató daganatokban, mint például a melanoma. Sajnos a glioblasztómának alacsony a mutációs terhelése, ami kis mennyiségű neoantigént eredményez. Ezenkívül a glioblasztóma nagyon heterogén, ami azt jelenti, hogy nem minden beteg termel ugyanazt az antigént. Így nagyobb előnyök érhetők el több neoantigént célzó immunterápiák kifejlesztésével, valamint a neoantigén felismerési stratégiák és az immunkontroll-blokkoló gátlók kombinálásával. Ebből a szempontból a glioblasztómában a normálisan néma transzponálható elemek (TE-k) DNS-demetiláló szerek általi transzkripciójának aktiválására irányuló epigenetikai szabályozás fokozhatja a neoantigének termelődését, és specifikus immunválaszt válthat ki.

A TE-k transzkripciója a legtöbb felnőtt sejtben alacsony vagy hiányzik, míg az embrionális fejlődés során, az őssejtekben és érdekes módon a daganatokban aktívabb. A TE-ek de-repressziója a daganatokban a TE-lókuszok többszörös epigenetikai változásán keresztül következik be, beleértve a DNS-demetilációt és a hiszton-dezacetilációt. Mindkét epigenetikai változás összefüggésbe hozható az onkogenezissel, ami különböző szintű epigenetikai deregulációt eredményez. A TE-k túlzott expressziója a daganatokban az egészséges szövetekhez képest, rákos megbetegedések esetén az anti-TE T-sejt válaszok keresését indította el. A proteogenomikai megközelítések tumorspecifikus, nem kanonikus nyílt leolvasási kereteket (ORF) azonosítottak, amelyek a humán leukocita antigén (HLA)-I molekulák által prezentált peptideket kódolnak a tumorsejteken. Az azonosított peptidek többsége nem kódoló genomiális régiókból származik. Érdekes módon ezen potenciális tumorspecifikus antigének némelyike ​​több betegben is megtalálható, és immunválaszt indukálhatnak in vitro vagy egérmodellekben. Nemrég jellemeztünk egy hosszú, nem kódoló RNS-t (lncRNS) a SOD1 génlókusz (SOD1-DT) antiszensz irányában, amely számos transzponálható elemet tartalmaz. Ezek közül néhány (LTR és Alu) ORF-eket tartalmaz, és potenciálisan különböző epitópokat kódolhat. Ezen elemek in silico transzlációjával azonosítottuk a már tesztelt epitópoknak megfelelő peptideket, mint GBM-specifikus célpontokat a rák immunterápiájában. Ezeknek a transzponálható elemeknek a DNS-szekvenciája azonban erősen metilált az idegszövetben és az U87 GBM sejtvonalban (a Genome Browser adatai). Az LTR12C családba tartozó TE-k vizsgálatára fókuszálunk, mert kimutatták, hogy enhanszer- és promoter-szerű elemekként működnek, szövet-specifikus módon alakítják a transzkriptomikai tájat. Már kimutatták, hogy a DNMTi-vel és HDACi-val végzett kezelések nem változtatják meg a kanonikus gének expresszióját, de indukálják az LTR-ek de novo transzkripcióját, ami viszont specifikus gének expresszióját hajtja végre. Az epitóp előállítása mellett specifikus LTR-ek aktiválásával tehát lehetséges a hozzájuk kapcsolódó gének aktiválása is. Az LTR12C-t proapoptotikus gének, például a TP63 és a TNFRSF10B szabályozójaként azonosították. Így a javasolt stratégia általánosan alkalmazható eszköz lehet proapoptotikus gének és immunogén epitópok ellenőrzött módon történő előállítására, ami nagyon specifikus eredményt biztosít.

A neoepitópok másik lehetséges forrása a hibás splicing. A splicing alapvető lépése a hírvivő RNS (mRNS) érésének, amelyet egy nagy makromolekuláris gépezet, az úgynevezett spliceosome működtet. A spliceoszóma eltávolítja az intronokat és ligálja a pre-mRNS-ek szegélyező exonjait, így az érett mRNS-ek jönnek létre. Számos exon szabályozott alternatív splicingjét (AS) használják ki a sejtek arra, hogy egyetlen génből több fehérje izoformát hozzanak létre. A megváltozott illesztési programot azonban gyakran szabályozzák a rákos sejtekben, ami hatékony sebezhetőséget generál a daganatok, köztük az agydaganatok számára. Az elsődleges és visszatérő GBM és a nem rosszindulatú agyszövetek adatkészleteinek profilozása olyan AS-es eseményeket azonosított, amelyek a GBM-ben eltérően szabályozottak, és amelyek neoepitópokká alakíthatók át. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a splicing moduláció érvényes terápiás stratégiát jelenthet a glioblasztóma kezelésére. Valójában az arginin-metil-transzferáz PRMT5 gátlása GBM-sejtekben szabályozza a splicing-ot, és fokozott intron-retencióhoz és sejt öregedéshez vezet mind in vitro, mind in vivo. Ezenkívül a PRMT5 szerepet játszik a GSC-k megőrzésében, amelyek szükségesek a tumor önmegújulásához. Nemrég kimutatták, hogy a splicing farmakológiai gátlása splicing eredetű immunogén neoepitópokat hoz létre, amelyeket az MHC-I prezentál a tumorsejteken, és in vivo T-sejtes immunválaszt indukál. Egy másik lehetséges terápiás célpont a splicing Factor 3b 1. alegysége (SF3B1), amely a GBM-ben túlzottan kifejezett splicing gépezet alapvető összetevője. Összességében ezek az eredmények alátámasztják a DNS-demetiláló szerek és a splicing inhibitorok hatásának tanulmányozását glioblasztóma PDO-kban és GSC-kben, hogy megfelelő jelölteket azonosítsanak a betegség új terápiás stratégiáinak kidolgozására.

A fent leírt megközelítéseket a glioblasztóma miatt idegsebészeti beavatkozáson átesett, potenciálisan bevont betegeknél alkalmazzák. A neuroszféra tenyészeteket és az OEM-t az elsődleges daganatszövetből állítják elő. Gyógyszerszűrést és sejtmanipulációt alkalmaznak a TE expresszió indukálására és a splicing modulálására. Az in vitro tesztek eredményei korrelálnak a tumor molekuláris profiljával, a kezelésekre adott válaszokkal és a betegek általános kimenetelével.