Valutazione dell'efficacia della chemioterapia adiuvante postoperatoria per il carcinoma della vescica basata sulla tecnologia degli organoidi.

1. Contesto della Ricerca (Presentazione della Razionalità e Significato di Questo Studio Basato sull’Attuale Ricerca Nazionale e Internazionale)

   Il cancro alla vescica è un tumore maligno originato dall'urotelio della vescica e si colloca al primo posto per incidenza tra i tumori urogenitali in Cina. Tra questi, il carcinoma uroteliale è il più comune, rappresentando oltre il 90% dei casi di cancro alla vescica [1]. Clinicamente, in base alla profondità dell'invasione tumorale nella parete vescicale e alle caratteristiche prognostiche, il cancro alla vescica viene classificato in cancro alla vescica non muscolo-invasivo (NMIBC) e cancro alla vescica muscolo-invasivo (MIBC). Il MIBC costituisce circa il 20% dei casi di cancro alla vescica di nuova diagnosi [2-3], ma la sua prognosi è significativamente peggiore rispetto a quella del NMIBC, con un tasso di sopravvivenza globale (OS) a 5 anni di circa il 60%-70% [4-5].

   Per i pazienti con malattia in stadio T2~T4a senza metastasi a distanza, la cistectomia radicale (RC) è tipicamente il trattamento standard [2-3]. Tuttavia, per i pazienti ad alto rischio con malattia pT3-pT4 e/o stato pN+ M0, il tasso di sopravvivenza a 5 anni dopo RC è solo del 25-35% [2, 6-8]. Pertanto, combinare la terapia sistemica con la chirurgia svolge un ruolo cruciale nel ridurre i tassi di progressione tumorale. Molti studi retrospettivi hanno dimostrato che la chemioterapia adiuvante dopo RC può ritardare la recidiva e migliorare la sopravvivenza globale, fornendo un beneficio clinico. Skinner et al. [9] hanno riportato il primo studio randomizzato, che ha dimostrato benefici per il gruppo di chemioterapia adiuvante in termini di sopravvivenza libera da malattia (DFS) (51% vs. 34%) e sopravvivenza globale (44% vs. 39%, n.s.) a 5 anni. Un altro studio randomizzato prospettico riportato da Freiha et al. ha indagato il beneficio della chemioterapia adiuvante CMV dopo RC in 50 pazienti con malattia pT3b-T4, N0/+, M0 [10]. Di conseguenza, le linee guida raccomandano la chemioterapia adiuvante per i pazienti ad alto rischio con malattia pT3~pT4 o metastasi linfonodali [11]. Attualmente, i farmaci di chemioterapia adiuvante comunemente utilizzati per il cancro alla vescica includono: cisplatino, gemcitabina, metotrexato, vinblastina, doxorubicina, paclitaxel... Tuttavia, la varietà di farmaci chemioterapici e i diversi metodi di somministrazione portano alla selezione del regime terapeutico spesso basata sull'esperienza clinica dei medici o su specifici risultati di ricerca, mancando di uno standard unificato, e caratterizzata da empirismo e casualità. Inoltre, alcuni pazienti mostrano una resistenza intrinseca a certi agenti chemioterapici. Quando la valutazione clinica conferma l'insensibilità del paziente al farmaco applicato, si sono spesso già verificati gravi effetti collaterali tossici, potenzialmente portando anche a resistenza multipla ai farmaci (MDR), privando così il paziente dell'opportunità di scegliere trattamenti alternativi. Pertanto, come valutare la risposta alla chemioterapia, evitare farmaci principalmente resistenti, e selezionare direttamente agenti altamente sensibili per ottenere una chemioterapia individualizzata è diventato un punto focale della ricerca.

   La realizzazione del trattamento preciso del cancro dipende fortemente dai test di sensibilità ai farmaci. Attraverso esperimenti di screening preciso e individualizzato dei farmaci chemioterapici, il regime terapeutico più efficace e meno tossico può essere identificato per ogni paziente prima dell'inizio della terapia. Sviluppare piani di chemioterapia specifici per il paziente rappresenta una nuova direzione di ricerca per ottenere un trattamento di precisione nel cancro alla vescica e migliorare l'efficacia della chemioterapia. In precedenza, i modelli preclinici più comunemente usati erano le linee cellulari tumorali tradizionali e i modelli di xenotrapianto derivato da paziente (PDX). La coltura di linee cellulari tumorali è semplice ma insufficiente per simulare lo stato di crescita delle cellule tumorali all'interno del corpo del paziente, e i farmaci selezionati utilizzando questo sistema hanno un basso valore di applicazione clinica. Sebbene i modelli PDX possano simulare le caratteristiche tumorali in vivo e preservare il microambiente tumorale, presentano limitazioni significative, come tassi di attecchimento stabile relativamente bassi, lunghi cicli di modellazione e valutazione (sei mesi a un anno), essendo dispendiosi in termini di tempo e fatica, rendendoli difficili da generare e utilizzare per lo screening ad alto rendimento di farmaci [12-15]. Pertanto, per sviluppare strategie di trattamento e prevenzione più personalizzate adattate alle caratteristiche genetiche, ambientali e di stile di vita uniche di un individuo, minimizzando i rischi e ottimizzando i risultati dell'intervento medico, è imperativo sviluppare modelli di test di sensibilità ai farmaci che possano simulare l'eterogeneità e complessità del cancro alla vescica.

   Gli organoidi, specificamente gli Organoidi Derivati da Paziente (PDO), sono strutture organotipiche tridimensionali formate attraverso l'auto-assemblaggio di cellule staminali in vitro. Possono differenziarsi in molteplici tipi cellulari specifici dell'organo e mostrare interazioni cellula-cellula, interazioni cellula-matrice extracellulare e organizzazione spaziale, riproducendo così le funzioni e strutture chiave dei veri organi umani in vitro mantenendo caratteristiche fenotipiche e genetiche stabili. Rispetto alle linee cellulari tumorali bidimensionali e ai modelli PDX, gli organoidi tumorali possono essere coltivati direttamente dal tessuto del paziente stesso. Questi organoidi possono replicare efficacemente le proprietà chiave del tumore primario, preservare la morfologia patologica e i meccanismi biologici del tessuto del paziente, mantenere l'eterogeneità tumorale e un microambiente tumorale più autentico, e hanno il vantaggio di un ciclo di crescita breve [16]. Ciò facilita il loro utilizzo per test di sensibilità di farmaci chemioterapici, agenti molecolari mirati, anticorpi anti-tumorali, ecc., in pazienti oncologici clinici, prevedendo la risposta del paziente ai farmaci, e ha il potenziale per assistere le decisioni terapeutiche cliniche.

   Nel 2018, uno studio pubblicato su Science ha riportato l'uso di organoidi di cancro gastrointestinale metastatico per test di sensibilità ai farmaci [17]. Questo studio ha confrontato e analizzato le differenze di sensibilità a una serie di farmaci mirati e chemioterapici tra 21 pazienti clinici e i loro corrispondenti PDO, dimostrando una forte coerenza tra i due. Rispetto ai risultati terapeutici effettivi dei pazienti, le previsioni dei PDO erano robuste (sensibilità 100%, specificità 93%, valore predittivo positivo 88% e valore predittivo negativo 100%). Nel 2020, Yao Y et al. [18] hanno utilizzato tessuti bioptici di 112 pazienti con cancro del retto localmente avanzato per costruire 96 organoidi di cancro del retto. Ottanta di questi sono stati selezionati per testare la loro risposta alla chemioradioterapia, e i risultati hanno mostrato che la sensibilità degli organoidi di cancro del retto alla chemioradioterapia era altamente coerente con le risposte cliniche dei pazienti (sensibilità 78%, specificità 92%, accuratezza 84%). Successivamente, la coerenza tra la risposta ai farmaci dei PDO e la risposta clinica del paziente è stata osservata anche in cancro gastrico, cancro al seno e altri tumori. Yan HHN et al. [19] hanno stabilito una banca biologica di organoidi di cancro gastrico utilizzando tessuti tumorali, tessuti normali adiacenti e campioni di metastasi linfonodali di 34 pazienti con cancro gastrico. Tra questi, due casi hanno sviluppato metastasi e hanno ricevuto terapia combinata postoperatoria con cisplatino e 5-FU, entrambi mostrando buone risposte. Un altro caso ha ricevuto chemioterapia preoperatoria e non ha mostrato risposta alla capecitabina postoperatoria. Indagando la sensibilità dei PDO di questi tre casi ai corrispondenti composti, è emerso che la sensibilità ai farmaci dei PDO era completamente coerente con le risposte cliniche dei rispettivi pazienti. Guillen KP et al. [20] hanno generato modelli PDX e PDO da campioni tumorali di pazienti con cancro al seno con resistenza alla terapia endocrina, recidiva e metastasi, e hanno eseguito analisi istomorfologiche, genomiche e di sensibilità ai farmaci su questi campioni. I risultati indicavano che sia i modelli PDX che PDO di cancro al seno riproducevano altamente la biologia tissutale e la genomica dei loro tumori di origine, e le loro risposte ai farmaci anti-tumorali erano coerenti. In questo studio, un paziente con cancro al seno triplo negativo in stadio IIA ha sviluppato metastasi epatiche circa un anno dopo aver subito chemioterapia preoperatoria e chirurgia. I ricercatori hanno condotto test di sensibilità ai farmaci in vitro e in vivo sui modelli PDO e PDX costruiti e hanno scoperto che l'inibitore dei microtubuli eribulina aveva il miglior effetto terapeutico. Sulla base di questa scoperta, il paziente è stato guidato a ricevere trattamento con eribulina, ottenendo una remissione completa delle metastasi epatiche durata quasi 5 mesi. Questi studi forniscono prove preliminari per il potenziale dei PDO di guidare l'uso clinico di farmaci per i pazienti oncologici. Ulteriori ricerche hanno mostrato che confrontando le differenze di risposta ai farmaci tra organoidi normali e PDO, possono essere identificati farmaci altamente selettivi, il che può aiutare a ridurre gli effetti collaterali tossici nei pazienti clinici. Pertanto, condurre test di sensibilità ai farmaci tramite PDO per scoprire il piano di trattamento farmacologico più adatto aiuterà a migliorare l'efficacia clinica per i pazienti oncologici, ridurre gli effetti collaterali tossici, il rischio di resistenza ai farmaci e la probabilità di recidiva tumorale, massimizzando il beneficio del paziente.

   Pertanto, sfruttando modelli di organoidi di cancro alla vescica derivati da paziente per condurre test di sensibilità ai farmaci per la chemioterapia adiuvante nel cancro alla vescica muscolo-invasivo, stabilendo un sistema standardizzato di test di sensibilità ai farmaci di organoidi di cancro alla vescica, e formulando criteri di screening per il test di sensibilità ai farmaci di organoidi di cancro alla vescica, permetterà la selezione di regimi di combinazione di farmaci ottimali. Questo approccio può assistere nello sviluppo di nuovi piani di trattamento individualizzati per l'applicazione clinica e sottoporsi a validazione clinica multicentrica, raggiungendo infine il vero "test farmacologico avatar".

2. Domanda di Ricerca e Obiettivi (Chiarendo le Domande Scientifiche e gli Obiettivi di Ricerca)

Domanda di Ricerca: Questo studio utilizza un disegno di studio controllato clinico per confrontare i tassi di sopravvivenza globale a un anno, tre anni e cinque anni tra un gruppo di pazienti che ricevono interventi guidati dal test di sensibilità ai farmaci degli organoidi e un gruppo di pazienti che ricevono trattamento empirico tradizionale. L'analisi di sopravvivenza univariata Kaplan-Meier sarà utilizzata per confrontare le differenze nei tassi di recidiva tra i due gruppi. Lo studio mira a valutare il valore applicativo degli esperimenti di sensibilità ai farmaci degli organoidi tumorali nel guidare la chemioterapia per il cancro alla vescica.

Obiettivo della Ricerca: Osservando l'efficacia clinica della chemioterapia adiuvante guidata dal metodo di sensibilità ai farmaci degli organoidi tumorali in pazienti con cancro alla vescica, questo studio mira a valutare il valore applicativo degli esperimenti di sensibilità ai farmaci degli organoidi tumorali nel guidare la chemioterapia individualizzata per il cancro alla vescica.