Organoides primários prospectivos de câncer de pulmão humano para prever a resposta ao tratamento (Organoids lung)

Uma das barreiras mais importantes para alcançar respostas duradouras no câncer de pulmão avançado é a heterogeneidade intra e intertumoral, uma característica comum dos cânceres sólidos humanos. Acredita-se que a heterogeneidade do tumor seja impulsionada por uma subpopulação de células tumorais denominadas células iniciadoras de câncer de pulmão ou células-tronco de câncer de pulmão que refletem a "célula ou origem" e mantêm as propriedades de autorrenovação e multipotência dessas células, mas que são transformadas. A tecnologia organoide permitiu a cultura de 'células-tronco' normais e transformadas diretamente de pacientes sem qualquer manipulação genética (ou seja, IPS). Esses organoides normais e cancerígenos mantêm muitas das propriedades dos tumores e são considerados um excelente sistema de modelo 3D in vitro. Em um laboratório, os investigadores estabeleceram com sucesso sistemas primários de cultura de células 2D e 3D, incluindo organoides do brônquio proximal provenientes de lobectomias. Eles estão usando esses sistemas para prever complicações de tecidos normais para tratamentos combinados. Foi demonstrado que as vias de células-tronco do pulmão, como a via de sinalização NOTCH, são frequentemente desreguladas em cânceres de pulmão e estão associadas a um pior resultado. A desregulação in vitro e em modelos pré-clínicos da via NOTCH está associada à resistência à radioterapia e à quimioterapia de primeira linha. Assim, o bloqueio da via NOTCH pode melhorar a resposta ao tratamento. Os inibidores do checkpoint mudaram o resultado de pacientes com câncer de pulmão de células não pequenas (NSCLC) metastático em primeira e segunda linha, com melhora da sobrevida livre de progressão (PFS), sobrevida global (OS) e qualidade de vida. A radioterapia demonstrou consistentemente ativar elementos-chave do sistema imunológico que são responsáveis ​​pela resistência à terapia imunológica. A radiação regula positivamente as moléculas MHC de classe I que muitas células cancerígenas não possuem ou expressam apenas mal, antígenos associados ao tumor, provoca a morte celular imunogênica, ativa as células dendríticas, diminui as células T reguladoras (Tregs) no tumor, amplia o repertório de células T e aumenta o tráfego de células T, entre muitos outros efeitos. A radiação pode converter um tumor completamente ou parcialmente pobre ou não imunogênico em imunogênico. A radioterapia em combinação com diferentes formas de terapia imunológica, como anti-PD-(L)1, anti-CTLA4, imunocitocinas, vacinação com células dendríticas e agonistas do receptor Toll-like, melhorou consistentemente o controle local do tumor e, muito interessante, levou a um melhor controle sistêmico do tumor (o efeito "abscopal") e a indução de imunidade anticancerígena específica com efeito de memória. Além disso, como PD1/PD-L1 é regulado positivamente pela radiação e a radiação pode superar a resistência ao bloqueio de PD-(L)1, sua combinação é lógica. O melhor momento, sequenciamento e dosagem de todas as modalidades é uma questão de intensa pesquisa. A radioterapia pode se tornar parte integrante da terapia imunológica contra o câncer. No entanto, como em todos os tratamentos, faltam biomarcadores ideais para resposta. Eles não apenas permitiriam a seleção de pacientes, mas também forneceriam informações sobre os mecanismos de resistência e a identificação de novos alvos ou o uso ideal de medicamentos e radiação atuais, como dosagem e sequenciamento. Além disso, são necessários não apenas biomarcadores para resposta tumoral, mas também para efeitos colaterais, pois estes últimos podem limitar a dose e resultar na omissão de terapia na população de pacientes mais frágeis e idosos. Os biomarcadores putativos para a resposta imune são aqueles associados à morte celular imunogênica (CDI). Os organoides são gerados a partir de biópsias de tecidos e são uma coleção de tipos de células específicas de órgãos que são capazes de se auto-organizar in vitro de maneira semelhante à situação in vivo (3D). Eles têm a capacidade de facilitar a análise aprofundada do próprio material tumoral do paciente no momento do diagnóstico e durante a doença progressiva/recorrente. Atualmente, não há protocolo publicado para estabelecer organoides de câncer de pulmão de longo prazo de pacientes com câncer de pulmão. Essa metodologia permitiria a identificação prospectiva de "tratamentos ideais personalizados para o paciente", bem como a derivação de biomarcadores preditivos para resposta e recaída. Além dos organoides, os modelos de xenoenxerto também têm seus méritos. Em xenoenxertos, células tumorais humanas ou pedaços são injetados em camundongos imunocomprometidos. Especialmente os xenoenxertos derivados de espécimes de câncer humano fresco ganharam muita atenção para o mesmo tumor, pois em um paciente individual podem ser cultivados em camundongos, permitindo estudar a resposta à terapia e os mecanismos de resistência. Os modelos de xenoenxerto de tumor derivado do paciente (PDX) refletem mais a população de pacientes em termos das características histomorfológicas dos tumores parentais, o efeito da seleção clonal e evolução na manutenção da integridade genômica em PDXs de baixa passagem em comparação com o tecido do doador. Embora os organoides possam fornecer muitos insights sobre a biologia molecular da resposta a várias terapias anticâncer, os modelos in vivo permitem testar novas abordagens terapêuticas anticâncer, levando em consideração o microambiente tumoral complexo, refletindo pelo menos em parte a situação clínica. Como uma ferramenta clinicamente representativa que melhor recapitula as propriedades biológicas de seus respectivos tipos de tumor, os modelos PDX também podem servir como uma ajuda importante em estudos de medicina personalizada. O tumor pode ser transplantado subcutaneamente, mas mais recentemente também ortotopicamente (por exemplo, um câncer de mama é transplantado no peito de um camundongo) para investigar a interação entre o tumor e o meio ambiente. No laboratório Maastro, temos experiência com uma variedade desses modelos, incluindo modelos ortotópicos de tumores pulmonares. Para gerar PDX, o material do tumor será recuperado de espécimes cirúrgicos, cortados em pequenos pedaços, transplantados nos animais imunodeficientes receptores por via subcutânea ou implantados diretamente no pulmão. Um tumor com taxa de crescimento mediana será transplantado in vivo em série para experimentos terapêuticos posteriores. O irradiador dedicado para pequenos animais nas instalações dos investigadores permite a irradiação local precisa de tumores pulmonares com exposição mínima à radiação dos tecidos normais circundantes. O sistema integrado de imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico permite o monitoramento longitudinal da resposta do tumor a novos tratamentos.