Evaluatie van de werkzaamheid van postoperatieve adjuvante chemotherapie voor blaaskanker op basis van organoïdetechnologie.

1. Onderzoeksachtergrond (Presentatie van de Rationale en Significante van Deze Studie Gebaseerd op Huidig Nationaal en Internationaal Onderzoek)

   Blaaskanker is een kwaadaardige tumor die ontstaat uit het blaasepitheel en staat op de eerste plaats wat betreft incidentie onder urogenitale tumoren in China. Hiervan is urotheelcarcinoom het meest voorkomend, goed voor meer dan 90% van de blaaskankergevallen [1]. Klinisch wordt blaaskanker, gebaseerd op de diepte van tumorinvasie in de blaaswand en prognostische kenmerken, geclassificeerd in niet-spierinvasieve blaaskanker (NMIBC) en spierinvasieve blaaskanker (MIBC). MIBC vormt ongeveer 20% van de nieuw gediagnosticeerde blaaskankergevallen [2-3], maar de prognose is aanzienlijk slechter dan die van NMIBC, met een 5-jaars algehele overlevingskans (OS) van ongeveer 60%-70% [4-5].

   Voor patiënten met T2~T4a stadium ziekte zonder uitzaaiingen op afstand is radicale cystectomie (RC) doorgaans de standaardbehandeling [2-3]. Echter, voor hoogrisicopatiënten met pT3-pT4 ziekte en/of pN+ M0 status is de 5-jaars overlevingskans na RC slechts 25-35% [2, 6-8]. Daarom speelt de combinatie van systemische therapie met chirurgie een cruciale rol in het verminderen van tumorprogressiepercentages. Meerdere retrospectieve studies hebben aangetoond dat adjuvante chemotherapie na RC recidief kan uitstellen en de algehele overleving kan verbeteren, wat klinisch voordeel biedt. Skinner et al. [9] rapporteerden de eerste gerandomiseerde trial, die voordelen aantoonde voor de adjuvante chemotherapiegroep wat betreft ziektevrije overleving (DFS) (51% vs. 34%) en algehele overleving (44% vs. 39%, n.s.) na 5 jaar. Een andere prospectieve gerandomiseerde trial gerapporteerd door Freiha et al. onderzocht het voordeel van adjuvante CMV-chemotherapie na RC bij 50 patiënten met pT3b-T4, N0/+, M0 ziekte [10]. Consequent bevelen richtlijnen adjuvante chemotherapie aan voor hoogrisicopatiënten met pT3~pT4 ziekte of lymfekliermetastase [11]. Momenteel omvatten veelgebruikte adjuvante chemotherapiemiddelen voor blaaskanker: cisplatin, gemcitabine, methotrexaat, vinblastine, doxorubicine, paclitaxel... Echter, de verscheidenheid aan chemotherapiemiddelen en verschillende toedieningsmethoden leiden ertoe dat de selectie van behandelschema's vaak afhangt van de klinische ervaring van artsen of specifieke onderzoeksresultaten, waarbij een uniforme standaard ontbreekt, en gekenmerkt wordt door empirisme en willekeur. Bovendien vertonen sommige patiënten intrinsieke resistentie tegen bepaalde chemotherapeutische middelen. Tegen de tijd dat klinische beoordeling de ongevoeligheid van een patiënt voor het toegepaste middel bevestigt, hebben zich vaak al ernstige toxische bijwerkingen voorgedaan, mogelijk zelfs leidend tot multi-drug resistentie (MDR), waardoor de patiënt de kans wordt ontnomen om alternatieve behandelingen te kiezen. Daarom is hoe men chemotherapierespons kan evalueren, voornamelijk resistente middelen kan vermijden, en direct hooggevoelige middelen kan selecteren om geïndividualiseerde chemotherapie te bereiken, een onderzoekshotspot geworden.

   De realisatie van precieze kankerbehandeling is sterk afhankelijk van geneesmiddelgevoeligheidstesten. Door precieze en geïndividualiseerde chemotherapiemiddelscreeningexperimenten kan het meest effectieve en minst toxische behandelschema voor elke patiënt worden geïdentificeerd voordat de therapie begint. Het ontwikkelen van patiëntspecifieke chemotherapieplannen vertegenwoordigt een nieuwe onderzoeksrichting voor het bereiken van precisiebehandeling bij blaaskanker en het verbeteren van chemotherapiewerkzaamheid. Voorheen waren de meer algemeen gebruikte preklinische modellen traditionele tumorcellijnen en patiënt-afgeleide xenograft (PDX) modellen. Tumorcellijnkweek is eenvoudig maar ontoereikend om de groeistatus van tumorcellen in het lichaam van de patiënt te simuleren, en geneesmiddelen gescreend met dit systeem hebben een lage klinische toepassingswaarde. Hoewel PDX-modellen in vivo tumorkenmerken kunnen simuleren en de tumormicro-omgeving kunnen behouden, hebben ze aanzienlijke beperkingen, zoals relatief lage stabiele engraftmentpercentages, lange modellerings- en evaluatiecycli (zes maanden tot een jaar), tijdrovend en arbeidsintensief, waardoor ze moeilijk te genereren en te gebruiken zijn voor high-throughput geneesmiddelscreening [12-15]. Daarom is het, om meer gepersonaliseerde behandelings- en preventiestrategieën te ontwikkelen die zijn afgestemd op de unieke genetische, omgevings- en levensstijlkenmerken van een individu, risico's te minimaliseren en medische interventieresultaten te optimaliseren, noodzakelijk om geneesmiddelgevoeligheidstestmodellen te ontwikkelen die de heterogeniteit en complexiteit van blaaskanker kunnen simuleren.

   Organoïden, specifiek Patiënt-afgeleide Organoïden (PDO's), zijn driedimensionale organotypische structuren gevormd door zelfassemblage van stamcellen in vitro. Ze kunnen differentiëren in meerdere orgaanspecifieke celtypen en vertonen cel-cel interacties, cel-extracellulaire matrix interacties en ruimtelijke organisatie, waardoor ze sleutelfuncties en structuren van echte menselijke organen in vitro nabootsen terwijl ze stabiele fenotypische en genetische kenmerken behouden. Vergeleken met tweedimensionale tumorcellijnen en PDX-modellen kunnen tumororganoïden direct worden gekweekt uit het eigen weefsel van een patiënt. Deze organoïden kunnen effectief sleuteleigenschappen van de primaire tumor repliceren, de pathologische morfologie en biologische mechanismen van het weefsel van de patiënt behouden, tumorheterogeniteit en een meer authentieke tumormicro-omgeving behouden, en hebben het voordeel van een korte groeicyclus [16]. Dit vergemakkelijkt hun gebruik voor gevoeligheidstesten van chemotherapiemiddelen, moleculair gerichte middelen, antitumor-antilichamen, enz., bij klinische kankerpatiënten, het voorspellen van patiëntrespons op geneesmiddelen, en heeft potentieel voor het ondersteunen van klinische behandelbeslissingen.

   In 2018 rapporteerde een studie gepubliceerd in Science het gebruik van metastatische gastro-intestinale kankerorganoïden voor geneesmiddelgevoeligheidstesten [17]. Deze studie vergeleek en analyseerde de verschillen in gevoeligheid voor een reeks gerichte en chemotherapeutische middelen tussen 21 klinische patiënten en hun corresponderende PDO's, waarbij sterke consistentie tussen de twee werd aangetoond. Vergeleken met de daadwerkelijke therapeutische uitkomsten van de patiënten waren de PDO-voorspellingen robuust (gevoeligheid 100%, specificiteit 93%, positief voorspellende waarde 88% en negatief voorspellende waarde 100%). In 2020 gebruikten Yao Y et al. [18] biopsieweefsels van 112 patiënten met lokaal gevorderd rectumcarcinoom om 96 rectumkankerorganoïden te construeren. Tachtig hiervan werden geselecteerd om hun respons op chemoradiotherapie te testen, en de resultaten toonden aan dat de gevoeligheid van rectumkankerorganoïden voor chemoradiotherapie sterk consistent was met de klinische responsen van de patiënten (gevoeligheid 78%, specificiteit 92%, nauwkeurigheid 84%). Vervolgens is consistentie tussen PDO-geneesmiddelrespons en klinische patiëntrespons ook waargenomen bij maagkanker, borstkanker en andere tumoren. Yan HHN et al. [19] vestigden een maagkankerorganoïdenbiobank met behulp van tumorweefsels, aangrenzend normaal weefsel en lymfekliermetastase-monsters van 34 maagkankerpatiënten. Hiervan ontwikkelden twee gevallen metastase en ontvingen postoperatieve combinatietherapie met cisplatin en 5-FU, beide met goede respons. Een ander geval ontving preoperatieve chemotherapie en vertoonde geen respons op postoperatieve capecitabine. Onderzoek naar de gevoeligheid van de PDO's van deze drie gevallen voor de corresponderende verbindingen onthulde dat de geneesmiddelgevoeligheid van de PDO's volledig consistent was met de klinische responsen van de respectievelijke patiënten. Guillen KP et al. [20] genereerden PDX- en PDO-modellen uit tumor-monsters van borstkankerpatiënten met endocrinotherapieresistentie, recidief en metastase, en voerden histomorfologische, genomische en geneesmiddelgevoeligheidsanalyses uit op deze monsters. De resultaten gaven aan dat zowel borstkanker-PDX- als PDO-modellen sterk de weefselbiologie en genomica van hun bron-tumoren nabootsten, en hun responsen op antitumormiddelen consistent waren. In deze studie ontwikkelde een patiënt met stadium IIA triple-negatieve borstkanker levermetastase ongeveer een jaar na het ondergaan van preoperatieve chemotherapie en chirurgie. De onderzoekers voerden in vitro en in vivo geneesmiddelgevoeligheidstesten uit op de geconstrueerde PDO- en PDX-modellen en vonden dat de microtubule-remmer eribulin het beste therapeutische effect had. Op basis van deze bevinding werd de patiënt begeleid om eribulinbehandeling te ontvangen, resulterend in volledige remissie van de levermetastase gedurende bijna 5 maanden. Deze studies leveren voorlopig bewijs voor het potentieel van PDO's om klinisch geneesmiddelgebruik voor kankerpatiënten te begeleiden. Aanvullend onderzoek heeft aangetoond dat door het vergelijken van de geneesmiddelresponsverschillen tussen normale organoïden en PDO's, hoogselectieve geneesmiddelen kunnen worden geïdentificeerd, wat kan helpen toxische bijwerkingen bij klinische patiënten te verminderen. Dus, het uitvoeren van geneesmiddelgevoeligheidstesten via PDO's om het meest geschikte geneesmiddelbehandelplan te ontdekken, zal helpen de klinische werkzaamheid voor kankerpatiënten te verbeteren, toxische bijwerkingen, het risico op geneesmiddelresistentie en de kans op tumorrecidief te verminderen, waardoor het patiëntvoordeel wordt gemaximaliseerd.

   Daarom zal het benutten van patiënt-afgeleide blaaskankerorganoïdenmodellen om geneesmiddelgevoeligheidstesten uit te voeren voor adjuvante chemotherapie bij spierinvasieve blaaskanker, het vestigen van een gestandaardiseerd blaaskankerorganoïdengeneesmiddelgevoeligheidstestsysteem, en het formuleren van screeningscriteria voor blaaskankerorganoïdengeneesmiddelgevoeligheidstesten, het mogelijk maken om optimale geneesmiddelcombinatieregimes te selecteren. Deze aanpak kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe geïndividualiseerde behandelplannen voor klinische toepassing en multidisciplinaire klinische validatie ondergaan, uiteindelijk ware "avatar-geneesmiddeltesten" bereikend.

2. Onderzoeksvraag en Doelstellingen (Toelichting van de Wetenschappelijke Vragen en Onderzoeksdoelstellingen)

Onderzoeksvraag: Deze studie gebruikt een klinisch gecontroleerde trialdesign om de éénjarige, driejarige en vijfjarige algehele overlevingspercentages te vergelijken tussen een patiëntengroep die interventies ontvangt begeleid door organoïdengeneesmiddelgevoeligheidstesten en een patiëntengroep die traditionele empirische behandeling ontvangt. Univariate Kaplan-Meier-overlevingsanalyse zal worden gebruikt om de verschillen in recidiefpercentages tussen de twee groepen te vergelijken. De studie beoogt de toepassingswaarde van tumororganoïdengeneesmiddelgevoeligheidsexperimenten in het begeleiden van chemotherapie voor blaaskanker te evalueren.

Onderzoeksdoelstelling: Door het observeren van de klinische werkzaamheid van adjuvante chemotherapie begeleid door de tumororganoïdengeneesmiddelgevoeligheidsmethode bij blaaskankerpatiënten, beoogt deze studie de toepassingswaarde van tumororganoïdengeneesmiddelgevoeligheidsexperimenten in het begeleiden van geïndividualiseerde chemotherapie voor blaaskanker te evalueren.