治療反応を予測するための将来の原発性ヒト肺癌オルガノイド (Organoids lung)

進行性肺がんにおいて持続的な反応を達成するための最も重要な障壁の 1 つは、腫瘍内および腫瘍間の不均一性であり、これはヒトの固形がんに共通する特徴です。 腫瘍の不均一性は、「細胞または起源」を反映し、これらの細胞の自己再生および多能性を維持するが形質転換される、肺がん開始細胞または肺がん幹細胞と呼ばれる腫瘍細胞の亜集団によって引き起こされると考えられています。 オルガノイド技術により、遺伝子操作 (すなわち IPS) を一切行わずに、患者から直接、正常および形質転換された「幹細胞」を培養することが可能になりました。 このような正常オルガノイドと癌オルガノイドは、腫瘍の特性の多くを維持しており、優れた in vitro 3D モデル システムであると考えられています。 研究室では、研究者は肺葉切除に由来する近位気管支からのオルガノイドを含む、一次 2D および 3D 細胞培養システムの確立に成功しました。 彼らはこれらのシステムを使用して、併用療法に対する正常組織の合併症を予測しています。 NOTCH シグナル伝達経路などの肺幹細胞経路は、肺がんでは頻繁に規制緩和されており、より悪い転帰と関連していることが実証されています。 In vitro および前臨床モデルでは、NOTCH 経路の規制緩和は、放射線療法および第一選択化学療法に対する耐性と関連しています。 したがって、NOTCH 経路を遮断すると、治療反応が改善する可能性があります。 チェックポイント阻害剤は、無増悪生存期間 (PFS)、全生存期間 (OS)、および生活の質を改善し、転移性非小細胞肺がん (NSCLC) 患者の転帰を一次および二次治療で変化させました。 放射線療法は、免疫療法に対する耐性の原因となる免疫系の重要な要素を活性化することが一貫して示されています。 放射線は、多くのがん細胞が欠失または発現が不十分な MHC クラス I 分子、腫瘍関連抗原をアップレギュレートし、免疫原性細胞死を誘発し、樹状細胞を活性化し、腫瘍内の制御性 T 細胞 (Treg) を減少させ、T 細胞レパートリーを拡大し、他の多くの効果の中でも、T細胞の人身売買を増加させます。 放射線は、完全にまたは部分的に免疫原性が低い、または免疫原性がない腫瘍を免疫原性に変換する可能性があります。 抗 PD-(L)1、抗 CTLA4、免疫サイトカイン、樹状細胞ワクチン接種、Toll 様受容体アゴニストなどのさまざまな形態の免疫療法と組み合わせた放射線療法は、一貫して局所腫瘍制御を改善し、非常に興味深いことに、全身腫瘍制御の改善につながります。 （「アブスコパル」効果）および記憶効果を伴う特定の抗がん免疫の誘導。 さらに、PD1/PD-L1 は放射線によってアップレギュレートされ、放射線は PD-(L)1 遮断に対する耐性を克服できるため、それらの組み合わせは論理的です。 すべてのモダリティの最適なタイミング、順序付け、および投与は、集中的な研究の問題です。 放射線療法は、がんに対する免疫療法の不可欠な部分になる可能性があります。 それにもかかわらず、すべての治療と同様に、応答のための最適なバイオ マーカーが不足しています。 それらは患者の選択を可能にするだけでなく、耐性メカニズムや新しい標的の特定、または投薬や順序付けなどの現在の投薬や放射線の最適な使用についての洞察も提供します。 さらに、腫瘍反応のバイオマーカーだけでなく、副作用のバイオマーカーも必要です。後者は用量を制限し、虚弱で高齢の患者集団では治療の省略につながる可能性があるからです。 免疫応答の推定バイオマーカーは、免疫原性細胞死 (ICD) に関連するものです。 オルガノイドは組織生検から生成され、生体内と同様の方法で生体外で自己組織化できる臓器固有の細胞型の集合です (3D)。 それらは、診断時および進行性/再発性疾患の際に、患者自身の腫瘍物質の詳細な分析を容易にする機能を備えています。 現在、肺がん患者から長期肺がんオルガノイドを確立するための公開されたプロトコルはありません。 このような方法論は、「患者に合わせた最適な治療法」の前向きな同定と、反応と再発の予測バイオマーカーの導出を可能にします。 オルガノイドとは別に、異種移植モデルにもまだメリットがあります。 異種移植片では、ヒト腫瘍細胞または断片を免疫不全マウスに注射します。 特に、新鮮なヒト癌標本に由来する異種移植片は、個々の患者と同じ腫瘍に対して多くの注目を集めており、マウスで成長させることができ、治療への反応と耐性のメカニズムを研究することができます。 患者由来の腫瘍異種移植片 (PDX) モデルは、親腫瘍の組織形態学的特徴、ドナー組織と比較して低継代 PDX におけるゲノムの完全性の維持に対するクローン選択および進化の影響に関して、患者集団をより反映しています。 オルガノイドは、さまざまな抗がん療法に対する反応の分子生物学に多くの洞察を与えることができますが、生体内モデルでは、少なくとも部分的に臨床状況を反映して、複雑な腫瘍微小環境を考慮に入れた新しい抗がん治療アプローチをテストできます。 それぞれの腫瘍タイプの生物学的特性を最もよく再現する臨床的に代表的なツールとして、PDX モデルは個別化医療研究においても重要な助けとなる可能性があります。 腫瘍は皮下に移植できますが、最近では同所性移植も行われています (たとえば、乳癌はマウスの乳房に移植されます)。これにより、腫瘍と環境との相互作用が調査されます。 Maastro ラボでは、同所性肺腫瘍モデルを含むさまざまなモデルの経験があります。 PDX を生成するには、手術標本から腫瘍材料を取り出し、小片に切断し、レシピエントの免疫不全動物に皮下移植するか、肺に直接移植します。 中央値の成長率を持つ腫瘍は、さらなる治療実験のために in vivo で連続的に移植されます。 研究施設にある専用の小動物照射装置により、周囲の正常組織への放射線被ばくを最小限に抑えながら、肺腫瘍の正確な局所照射が可能になります。 統合されたコーン ビーム コンピュータ断層撮影イメージング システムにより、新しい治療法に対する腫瘍の反応を長期的に監視できます。