Xenotrapianto di campioni di cancro primario in embrioni di pesce zebra (xenoZ)

Negli ultimi anni è emerso un nuovo concetto di medicina personalizzata chiamato "Avatar di topi" o "sperimentazioni co-cliniche". Lo sviluppo di avatar di topi implica l'impianto di campioni tumorali di pazienti nei topi da utilizzare negli studi sull'efficacia dei farmaci. Questo modello consente di condurre studi preclinici in parallelo con studi clinici di fase I/II sull'uomo in corso. Gli studi sui murini e sui pazienti vengono condotti contemporaneamente e le informazioni ottenute dal sistema murino vengono utilizzate per la gestione clinica del tumore del paziente. Il vantaggio di questo approccio è che ogni paziente ha il proprio tumore che cresce in un sistema in vivo, consentendo così l'identificazione di un approccio terapeutico personalizzato. Tale approccio elimina il costo e la tossicità associati alla chemioterapia non mirata. Sfortunatamente, al giorno d'oggi, è chiaro che gli studi co-clinici che utilizzano avatar di topi non sono convenienti perché i topi sono costosi e richiedono tempo. La sfida dello studio è rendere gli Avatar disponibili per ogni paziente e l'approccio sostenibile per i Sistemi Sanitari Nazionali. Per implementare questo concetto, i ricercatori propongono di sostituire gli Avatar di topo con Avatar di pesce zebra. In effetti, i ricercatori propongono di eseguire studi co-clinici utilizzando embrioni di pesce zebra. Gli embrioni di pesce zebra come modello per gli xenotrapianti di cellule tumorali umane offrono diversi vantaggi:

1. Modello senza rifiuto. In zebrafish il timo non funziona fino a 9 giorni dopo la fecondazione (dpf), consentendo xenotrapianti senza rigetto durante questo periodo. In effetti, non è richiesto l'uso di costosi ceppi immuno-permissivi, in netto contrasto con il modello murino.
2. Costo di allevamento molto basso.
3. Quantità ridotta di materiale di prova. Gli esperimenti sui pesci zebra richiedono molto meno materiale per valutare l'efficacia dei farmaci.
4. Tempo breve per l'analisi degli xenotrapianti. Il tempo necessario per uno studio sull'efficacia del farmaco è di 5 giorni, al contrario di diverse settimane o mesi nel modello murino.
5. Basso costo sperimentale e procedure semplici. Il pesce zebra produce un gran numero di embrioni ad ogni fecondazione (centinaia). Ciò fornisce potere statistico all'analisi e facilita la raccolta di un gran numero di dati.
6. Basso impatto etico. Il pesce zebra è classificato come insenziente dalla fecondazione al momento in cui gli embrioni diventano capaci di nutrirsi autonomamente (120 ore dopo la fecondazione, hpf); pertanto, durante questo periodo non richiede una licenza ai sensi della Direttiva 2010/63/UE.
7. I dati raccolti nel pesce zebra sono rilevanti per l'uomo. Il genoma del pesce zebra è strettamente correlato a quello umano. Ad esempio, è stata osservata una notevole somiglianza nei processi di segnalazione molecolare, nella struttura cellulare, nell'anatomia e nella fisiologia tra il pesce zebra e altri vertebrati di alto ordine, inclusi gli esseri umani. Ciò spiega l'aumento esponenziale dell'uso del pesce zebra nella scoperta di farmaci negli ultimi due decenni.

Collettivamente, questi punti delineano i notevoli vantaggi dell'Avatar del pesce zebra rispetto all'Avatar del topo, aprendo la strada a un'implementazione realistica e sostenibile in termini di costi degli studi co-clinici.

In particolare, lo scopo dello studio è quello di eseguire uno studio clinico prospettico osservazionale su pazienti operati di tumori epato-bilio-pancreatici e tumori gastro-intestinali sottoposti a trattamento chemioterapico al fine di dimostrare che Avatar di zebrafish è in grado di predire il regime terapeutico con la migliore efficacia per ogni paziente. A tal fine, 120 pazienti che soddisfano i criteri di inclusione dello studio saranno arruolati per un periodo di 18 mesi. In questo studio, un frammento di tumore verrà prelevato dal campione chirurgico dal patologo, frammentato e trapiantato nel tuorlo di embrioni di zebrafish da 48 hpf. L'effetto di diversi farmaci antitumorali e/o delle loro combinazioni sulla sopravvivenza, proliferazione e migrazione delle cellule tumorali xenotrapiantate sarà valutato esponendo gli embrioni xenotrapiantati ad acqua di pesce modificata con i farmaci. I regimi chemioterapici da testare negli embrioni xenotrapiantati sono selezionati in accordo con la comune pratica clinica, vale a dire:

• fluoropirimidine, composti del platino, irinotecan, taxani (docetaxel) nei tumori dello stomaco e dell'esofago
• fluoropirimidine, composti del platino, irinotecan, gemcitabina, nab paclitaxel nei tumori pancreatici/biliari
• fluoropirimidine, composti del platino, irinotecan nei tumori colorettali.

Gli embrioni saranno analizzati 4, 24 e 48 ore dopo l'iniezione (hpi). Le misure primarie includeranno:

• proliferazione cellulare
• migrazione cellulare
• formazione di masse secondarie
• induzione della neoangiogenesi

I pazienti arruolati dopo l'intervento chirurgico saranno sottoposti al trattamento chemioterapico adiuvante.

La valutazione comparativa intrapresa dopo la chiusura dell'assunzione si baserà su dati raccolti in modo prospettico su (i) risultati clinici e (ii) dati di chemio-sensibilità raccolti nel modello di zebrafish.