Evaluering av effekten av postoperativ adjuvant kjemoterapi for blærekreft basert på organoidteknologi.

1. Forskningsbakgrunn (Presentere rasjonalet og betydningen av denne studien basert på gjeldende nasjonal og internasjonal forskning)

   Blærekreft er en ondartet svulst som stammer fra blærens urothel og rangerer først i forekomst blant urogenitale svulster i Kina. Blant disse er urothelial karsinom det vanligste, og utgjør over 90 % av blærekrefttilfellene [1]. Klinisk, basert på dybden av tumorinvasjon i blæreveggen og prognostiske egenskaper, klassifiseres blærekreft i ikke-muskelinvasiv blærekreft (NMIBC) og muskelinvasiv blærekreft (MIBC). MIBC utgjør omtrent 20 % av nyoppdagede blærekrefttilfeller [2-3], men prognosen er betydelig dårligere enn for NMIBC, med en 5-års total overlevelse (OS) på omtrent 60 %–70 % [4-5].

   For pasienter med T2–T4a-stadiet sykdom uten fjernmetastaser er radikal cystektomi (RC) vanligvis standardbehandling [2-3]. Men for høytrisikopasienter med pT3–pT4 sykdom og/eller pN+ M0-status er 5-års overlevelsen etter RC bare 25–35 % [2, 6-8]. Derfor spiller kombinasjonen av systemisk terapi og kirurgi en avgjørende rolle i å redusere tumorprogressjonsrater. Flere retrospektive studier har vist at adjuvans kjemoterapi etter RC kan forsinke tilbakefall og forbedre total overlevelse, noe som gir klinisk nytte. Skinner et al. [9] rapporterte den første randomiserte studien, som viste fordeler for adjuvans kjemoterapigruppen når det gjelder sykdomsfri overlevelse (DFS) (51 % vs. 34 %) og total overlevelse (44 % vs. 39 %, n.s.) ved 5 år. En annen prospektiv randomisert studie rapportert av Freiha et al. undersøkte nytten av adjuvans CMV-kjemoterapi etter RC hos 50 pasienter med pT3b–T4, N0/+, M0 sykdom [10]. Følgelig anbefaler retningslinjer adjuvans kjemoterapi for høytrisikopasienter med pT3–pT4 sykdom eller lymfeknute metastaser [11]. For tiden inkluderer vanlig brukte adjuvans kjemoterapimidler for blærekreft: cisplatin, gemcitabin, metotrexat, vinblastin, doxorubicin, paclitaxel... Men variasjonen i kjemoterapimidler og forskjellige administrasjonsmetoder fører til at valg av behandlingsregime ofte er avhengig av legers kliniske erfaring eller spesifikke forskningsfunn, mangler en enhetlig standard, og er preget av empirisme og tilfeldighet. Videre viser noen pasienter iboende resistens mot visse kjemoterapimidler. Når klinisk vurdering bekrefter en pasients følsomhet for det anvendte legemidlet, har alvorlige toksiske bivirkninger ofte allerede oppstått, og kan til og med føre til multiresistens (MDR), noe som fratar pasienten muligheten til å velge alternative behandlinger. Derfor har hvordan man evaluerer kjemoterapirespons, unngår primært resistente legemidler, og direkte velger høyt følsomme midler for å oppnå individuell kjemoterapi blitt et forskningsfokus.

   Realiserings av presis kreftbehandling er i stor grad avhengig av legemiddelfølsomhetstesting. Gjennom presise og individuelle kjemoterapilegemiddelscreeningeksperimenter kan det mest effektive og minst toksiske behandlingsregimet identifiseres for hver pasient før behandlingen starter. Utvikling av pasientspesifikke kjemoterapiplaner representerer en ny forskningsretning for å oppnå presisjonsbehandling i blærekreft og forbedre kjemoterapieffektivitet. Tidligere var de mer vanlig brukte prekliniske modellene tradisjonelle tumorcellelinjer og pasientavledede xenotransplantat (PDX) modeller. Tumorcellelinjekultur er enkel, men utilstrekkelig til å simulere veksttilstanden til tumorceller i pasientens kropp, og legemidler screenet ved bruk av dette systemet har lav klinisk anvendelsesverdi. Selv om PDX-modeller kan simulere in vivo tumoregenskaper og bevare tumormikromiljøet, har de betydelige begrensninger, som relativt lave stabile innplantingsrater, lange modellerings- og evalueringssykluser (seks måneder til ett år), er tidkrevende og arbeidskrevende, noe som gjør dem vanskelige å generere og bruke for høyt gjennomstrømnings legemiddelscreening [12-15]. Derfor, for å utvikle mer personlig tilpassede behandlings- og forebyggingsstrategier skreddersydd til en persons unike genetiske, miljømessige og livsstilsmessige egenskaper, minimere risiko og optimalisere medisinske intervensjonsresultater, er det nødvendig å utvikle legemiddelfølsomhetstestmodeller som kan simulere heterogeniteten og kompleksiteten til blærekreft.

   Organoider, spesielt Pasientavledede Organoider (PDOs), er tredimensjonale organotypiske strukturer dannet gjennom selvorganisering av stamceller in vitro. De kan differensiere til flere organspesifikke celletyper og utvise celle-celle interaksjoner, celle-ekstracellulær matrise interaksjoner og romlig organisering, og dermed gjenskape nøkkelfunksjoner og strukturer av ekte menneskelige organer in vitro samtidig som de opprettholder stabile fenotypiske og genetiske egenskaper. Sammenlignet med todimensjonale tumorcellelinjer og PDX-modeller, kan tumororganoider dyrkes direkte fra en pasients eget vev. Disse organoidene kan effektivt replikere nøkkelegenskaper til den primære tumoren, bevare den patologiske morfologien og biologiske mekanismene til pasientens vev, beholde tumorheterogenitet og et mer autentisk tumormikromiljø, og har fordelen av en kort vekstsyklus [16]. Dette letter deres bruk for følsomhetstesting av kjemoterapilegemidler, molekylært målrettede midler, antikropper mot svulster, etc., hos kliniske kreftpasienter, forutsier pasientrespons på legemidler, og har potensiale for å assistere klinisk behandlingsbeslutningstaking.

   I 2018 rapporterte en studie publisert i Science bruk av metastatiske gastrointestinale kreftorganoider for legemiddelfølsomhetstesting [17]. Denne studien sammenlignet og analyserte forskjellene i følsomhet for en rekke målrettede og kjemoterapeutiske legemidler mellom 21 kliniske pasienter og deres tilsvarende PDOs, og viste sterk konsistens mellom de to. Sammenlignet med pasientenes faktiske terapeutiske utfall, var PDO-forutsigelsene robuste (følsomhet 100 %, spesifisitet 93 %, positiv prediktiv verdi 88 %, og negativ prediktiv verdi 100 %). I 2020 brukte Yao Y et al. [18] biopsivev fra 112 pasienter med lokalt avansert rektumkreft til å konstruere 96 rektumkreftorganoider. Åtti av disse ble valgt for å teste deres respons på kjemoradioterapi, og resultatene viste at følsomheten til rektumkreftorganoidene for kjemoradioterapi var høyt konsistent med pasientenes kliniske responser (følsomhet 78 %, spesifisitet 92 %, nøyaktighet 84 %). Deretter har konsistens mellom PDO-legemiddelrespons og pasientklinisk respons også blitt observert i magekreft, brystkreft og andre svulster. Yan HHN et al. [19] etablerte et magekreftorganoidbiobank ved bruk av tumorvev, tilstøtende normalt vev og lymfeknutemetastaseprøver fra 34 magekreftpasienter. Blant disse utviklet to tilfeller metastaser og mottok postoperativ kombinasjonsbehandling med cisplatin og 5-FU, begge viste gode responser. Et annet tilfelle mottok preoperativ kjemoterapi og viste ingen respons på postoperativ capecitabin. Undersøkelse av følsomheten til PDOene fra disse tre tilfellene for de tilsvarende forbindelsene avslørte at legemiddelfølsomheten til PDOene var helt konsistent med de kliniske responsene til de respektive pasientene. Guillen KP et al. [20] genererte PDX- og PDO-modeller fra tumorprøver av brystkreftpasienter med endokrin terapiresistens, tilbakefall og metastaser, og utførte histomorfologiske, genomiske og legemiddelfølsomhetsanalyser på disse prøvene. Resultatene indikerte at både brystkreft PDX- og PDO-modeller høyt gjenskapte vevsbiologien og genomikken til sine kildetumorer, og deres responser på antikreftmidler var konsistente. I denne studien utviklet en pasient med stadium IIA trippel-negativ brystkreft levermetastaser omtrent ett år etter å ha gjennomgått preoperativ kjemoterapi og kirurgi. Forskerne utførte in vitro og in vivo legemiddelfølsomhetstester på de konstruerte PDO- og PDX-modellene og fant at mikrotubulihemmeren eribulin hadde den beste terapeutiske effekten. Basert på dette funnet ble pasienten veiledet til å motta eribulinbehandling, noe som resulterte i full remisjon av levermetastasene som varte i nesten 5 måneder. Disse studiene gir foreløpige bevis for potensialet til PDOer for å veilede klinisk legemiddelbruk for kreftpasienter. Ytterligere forskning har vist at ved å sammenligne legemiddelresponsforskjellene mellom normale organoider og PDOer, kan høyt selektive legemidler identifiseres, noe som kan bidra til å redusere toksiske bivirkninger hos kliniske pasienter. Dermed vil gjennomføring av legemiddelfølsomhetstesting via PDOer for å oppdage det mest passende legemiddelbehandlingsplanen bidra til å forbedre klinisk effektivitet for kreftpasienter, redusere toksiske bivirkninger, risikoen for legemiddelresistens og sannsynligheten for tumor tilbakefall, og maksimere pasientfordel.

   Derfor, ved å utnytte pasientavledede blærekreftorganoidmodeller for å gjennomføre legemiddelfølsomhetstesting for adjuvans kjemoterapi i muskelinvasiv blærekreft, etablere et standardisert blærekreftorganoid legemiddelfølsomhetstestsystem, og formulere screeningskriterier for blærekreftorganoid legemiddelfølsomhetstesting, vil det være mulig å velge optimale legemiddelkombinasjonsregimer. Denne tilnærmingen kan assistere i å utvikle nye individuelle behandlingsplaner for klinisk anvendelse og gjennomgå multikenter klinisk validering, og til slutt oppnå ekte "avatar legemiddeltesting."

2. Forskningsspørsmål og mål (Belyse de vitenskapelige spørsmålene og forskningsmålene)

Forskningsspørsmål: Denne studien bruker et klinisk kontrollert studiedesign for å sammenligne de ett-årige, tre-årige og fem-årige totale overlevelsessatsene mellom en pasientgruppe som mottar intervensjoner veiledet av organoid legemiddelfølsomhetstesting og en pasientgruppe som mottar tradisjonell empirisk behandling. Univariat Kaplan-Meier overlevelsesanalyse vil bli brukt for å sammenligne forskjellene i tilbakefallsrater mellom de to gruppene. Studien har som mål å evaluere anvendelsesverdien av tumororganoid legemiddelfølsomhetseksperimenter i å veilede kjemoterapi for blærekreft.

Forskningsmål: Ved å observere den kliniske effektiviteten av adjuvans kjemoterapi veiledet av tumororganoid legemiddelfølsomhetsmetoden hos blærekreftpasienter, har denne studien som mål å evaluere anvendelsesverdien av tumororganoid legemiddelfølsomhetseksperimenter i å veilede individuell kjemoterapi for blærekreft.