Wybór chemioterapii biodynamicznej Onco4D™ dla pacjentów z rakiem pęcherza moczowego

UZASADNIENIE BADANIA: Wykazana zdolność MCT do dokładnej oceny ksenoprzeszczepów guza może sprawić, że będzie to wiarygodna technika stratyfikacji guza pacjenta w oparciu o przewidywaną odpowiedź na terapię, co może umożliwić wybór leczenia w oparciu o osobiste potrzeby indywidualnego pacjenta. To badanie ma na celu ocenę MCT jako testu do przewidywania chemiowrażliwości na leczenie środkami chemioterapeutycznymi rutynowo stosowanymi w leczeniu neoadiuwantowym i adjuwantowym raka pęcherza moczowego. Jeśli wyniki będą pozytywne, wyniki tego badania będą stanowić podstawę do rozszerzonych badań klinicznych i zastosowania MCT w doborze terapii.

WSTĘP: Obrazowanie żywych komórek stało się standardem w zastosowaniach do analizy o dużej zawartości i odkrywania leków. Najczęstsze testy na żywych komórkach obejmują testy żywotności, proliferacji i cytotoksyczności, ponieważ mierzy się fizjologię i funkcję komórki w odpowiedzi na zastosowane zaburzenia ksenobiotyków. Testy żywotności komórek i tkanek są zwykle mierzone przy użyciu egzogennych barwników witalnych jako biomarkerów integralności błony lub komórkowej aktywności metabolicznej. Jednak barwniki są inwazyjne, potencjalnie toksyczne i często wymagają utrwalenia tkanki lub przepuszczalności błon. Ponadto powszechny format analizy o dużej zawartości i cytometrii przepływowej wymaga izolowanych komórek lub komórek rozmieszczonych na płaskich, twardych powierzchniach. Izolowanym komórkom brakuje wielu biologicznie istotnych połączeń i komunikacji międzykomórkowych, które są cechami charakterystycznymi zdrowej tkanki, a spłaszczone komórki na płytkach mają patologiczny kształt i anizotropowe zrosty komórkowe.

Pilnym priorytetem jest odkrycie technologii, która może przewidywać odpowiedź na terapię przeciwnowotworową. Chociaż istnieje wiele technologii do oceny wczesnej odpowiedzi na leki ex vivo, coraz bardziej pilna staje się potrzeba wykonywania testów żywotności, cytotoksyczności i proliferacji w trójwymiarowej tkance lub hodowli, ponieważ odpowiedź na lek w 2D często nie jest taka sama jak odpowiedź na lek w biologii -odpowiednia trójwymiarowa kultura. Dzieje się tak po części dlatego, że profile genomowe nie są zachowywane w kulturach jednowarstwowych. Przeprowadzono kilka badań, w których śledzono ekspresję genów związanych z przeżyciem, proliferacją, różnicowaniem i opornością na terapię komórek, które są wyrażane inaczej w kulturach 2D w porównaniu z kulturami trójwymiarowymi. Na przykład linie komórkowe nabłonkowego raka jajnika, raka wątrobowokomórkowego lub raka okrężnicy wykazują profile ekspresji bardziej podobne do tych z tkanek nowotworowych, gdy są mierzone w hodowli trójwymiarowej, ale nie w przypadku wzrostu w 2D. Ponadto trójwymiarowe środowisko kultury 3D ma inną farmakokinetykę niż kultura jednowarstwowa 2D i powoduje różnice we wrażliwości na leki przeciwnowotworowe. Wreszcie, większość obecnych technologii opiera się na destrukcyjnej ocenie punktu końcowego, uniemożliwiając miarodajną długoterminową obserwację odpowiedzi na terapię w czasie.

Jednym z głównych wyzwań związanych z migracją testów odpowiedzi na lek do trzeciego i czwartego wymiaru było znalezienie sposobu na wydobycie istotnych informacji z głębokiej (do milimetra) żywej tkanki. Tkanka jest przezroczysta, a światło może rozchodzić się dyfuzyjnie na wiele centymetrów. Ponadto dynamiczne ruchy żywych komórek powodują dynamiczne rozpraszanie światła, które wytwarza fluktuacje fazowe na rozproszonych polach świetlnych, które można zmierzyć jako dynamiczną plamkę w rozproszonym świetle odbitym od tkanki. Jest to podstawa dyfuzyjnej spektroskopii falowej (DWS) i korelacyjnej spektroskopii dyfuzyjnej (DCS), ale te techniki nie mają rozdzielczości głębi. Potężnym narzędziem do charakteryzowania propagacji światła w tkankach jest zastosowanie interferometrii. Wykrywanie interferometryczne jest procesem leżącym u podstaw optycznej tomografii koherencyjnej (OCT), która jest techniką skanowania punktowego, która tłumi plamki, chociaż dekorelacja plamek w danych OCT może dostarczyć podobnych informacji, jak DCS. Zostało to wykorzystane do pomiaru reologii wewnątrzkomórkowej i znalezienia dynamicznych sygnatur apoptozy. Transport można również wykryć w rozdzielczości komórkowej za pomocą mikroskopii z kontrastem fazowym, ale tego podejścia nie można zastosować w grubych tkankach.

Dr Nolte i współpracownicy opracowali wolumetrycznie rozdzielcze dynamiczne obrazowanie tkanek, które wykorzystuje zalety selektywności głębi z interferometrii o niskiej koherencji, w połączeniu z wysokim kontrastem plamek w holografii cyfrowej o szerokim oświetleniu. Technika ta nazywa się Motility Contrast Tomography (MCT) i wykorzystuje cyfrową holografię o niskiej koherencji do penetracji do 1 milimetra w żywe tkanki w celu pomiaru dynamiki plamek z rozpraszania światła z dynamicznego ruchu w żywych komórkach. Wcześniej był stosowany jako test cytotoksyczności do badania skuteczności leków przeciwmitotycznych. Zasadniczo technologia działa poprzez profilowanie „ruchu” organelli komórkowych. Specyficzne zmiany w ruchu organelli są wykrywalne bardzo wcześnie w komórkach przechodzących odpowiedź na chemioterapię i mogą być przydatne jako wczesny predyktor odpowiedzi na chemioterapię.

MCT opiera się na optycznym obrazowaniu koherencyjnym (OCI). OCI to pełnopolowa holografia o krótkiej koherencji, która zbiera rozproszone wstecznie plamki. Za pomocą bramkowania koherencji OCI może optycznie ciąć tkankę na głębokość do 1 mm. MCT w szczególności wykorzystuje ruch wewnątrzkomórkowy jako endogenny kontrast do scharakteryzowania submikronowego ruchu subkomórkowego wewnątrz trójwymiarowej żywej tkanki.

ANALIZA WRAŻLIWOŚCI NA CHEMOSENTYWNOŚĆ EX VIVO MCT stosowano wcześniej do badania skuteczności leków antymitotycznych przy użyciu wielokomórkowych sferoidów nowotworowych. Stosując MCT do ksenoprzeszczepów guza, jest również w stanie wykazać znacząco różną odpowiedź między dwiema liniami komórkowymi pod wpływem cisplatyny. Po podaniu leku wartość znormalizowanego odchylenia standardowego (NSD) linii komórkowej wrażliwej na platynę (A2780) spada z 0,7 do 0,1 w ciągu 8 godzin. W przeciwieństwie do tego, wartość NSD platynoopornej linii komórkowej (A2780-CP70) pozostaje prawie stała (0,81 do 0,80) 9 godzin po zastosowaniu leku. Wartość NSD normalnej tkanki mysiej przyłączonej do ksenoprzeszczepu nowotworu zmniejsza się tylko nieznacznie (0,6 do 0,52) w porównaniu z A2780.

W dalszych badaniach w weterynaryjnych warunkach klinicznych MCT zastosowano do przewidywania wyniku leczenia psiego chłoniaka nieziarniczego. Chłoniaki nieziarnicze u psów początkowo charakteryzują się naciekiem nowotworowym obwodowych węzłów chłonnych. Chłoniaki nieziarnicze psów różnią się pod względem agresywności klinicznej i odpowiedzi na chemioterapię. Jedynym obecnym biomarkerem odpowiedzi na chemioterapię jest immunofenotyp komórek nowotworowych (tj. komórki T vs komórki B), ale chemoreaktywność różni się ogromnie w obrębie immunofenotypu, co zmniejsza użyteczność kliniczną tego biomarkera. W naszym badaniu wykorzystaliśmy MCT do pomiaru heterogennej odpowiedzi biopsji psiego chłoniaka na standardową doksorubicynę. Biodynamiczne sygnatury odpowiedzi na doksorubicynę ex vivo były skorelowane z wynikami pacjentów będących psami. Badania te po raz pierwszy wykazały przydatność wewnątrzkomórkowych markerów biodynamicznych bez znaczników do przewidywania skuteczności terapeutycznej w leczeniu raka u psów.

SZCZEGÓŁOWE CELE Głównym celem badania jest zbadanie wykonalności zastosowania MCT jako testu wrażliwości na chemioterapię wśród pacjentów z rakiem pęcherza moczowego otrzymujących chemioterapię neoadjuwantową poprzez porównanie wzorców MCT zgodnych z odpowiedzią na chemioterapię lub opornością ex vivo na potwierdzoną odpowiedź lub oporność na chemioterapię mierzoną za pomocą oceny odpowiedzi Kryteria dotyczące guzów litych (RECIST) kryteria v1.1.

PIERWOTNY PUNKT KOŃCOWY: obiektywna odpowiedź patologiczna mierzona w czasie operacji.