Предполагаемые органоиды первичного рака легких человека для прогнозирования ответа на лечение (Organoids lung)

Одним из наиболее важных препятствий для достижения стойкого ответа при распространенном раке легкого является внутри- и межопухолевая гетерогенность, общая черта солидных раков человека. Считается, что гетерогенность опухоли обусловлена ​​субпопуляцией опухолевых клеток, называемых клетками, инициирующими рак легкого, или стволовыми клетками рака легкого, которые отражают «клетку или происхождение» и сохраняют самообновляющиеся и мультипотентные свойства этих клеток, но которые трансформируются. Органоидная технология позволила культивировать нормальные и трансформированные «стволовые клетки» непосредственно у пациентов без каких-либо генетических манипуляций (т. е. IPS). Такие нормальные и раковые органоиды сохраняют многие свойства опухолей и считаются превосходной системой 3D-моделей in vitro. В лаборатории исследователи успешно создали первичные 2D- и 3D-системы культивирования клеток, включая органоиды из проксимального бронха, полученные после лобэктомии. Они используют эти системы для прогнозирования нормальных тканевых осложнений при комбинированном лечении. Было продемонстрировано, что пути стволовых клеток легких, такие как сигнальный путь NOTCH, часто дерегулируются при раке легкого и связаны с худшим исходом. In vitro и в доклинических моделях нарушение регуляции пути NOTCH связано с резистентностью к лучевой терапии и химиотерапии первой линии. Таким образом, блокирование пути NOTCH может улучшить ответ на лечение. Ингибиторы контрольных точек изменили исход у пациентов с метастатическим немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ) в первой и второй линии, с улучшением выживаемости без прогрессирования (ВБП), общей выживаемости (ОВ) и качества жизни. Показано, что лучевая терапия активирует ключевые элементы иммунной системы, ответственные за резистентность к иммунотерапии. Радиация активирует молекулы MHC класса I, которые отсутствуют или плохо экспрессируются во многих раковых клетках, опухолеассоциированные антигены, провоцирует иммуногенную гибель клеток, активирует дендритные клетки, снижает количество регуляторных Т-клеток (Treg) в опухоли, расширяет репертуар Т-клеток и увеличивает трафик Т-клеток, среди многих других эффектов. Радиация может полностью или частично преобразовать плохо или неиммуногенную опухоль в иммуногенную. Лучевая терапия в сочетании с различными формами иммунной терапии, такими как анти-PD-(L)1, анти-CTLA4, иммуноцитокины, вакцинация дендритных клеток и агонисты Toll-подобных рецепторов, последовательно улучшала локальный контроль опухоли и, что очень интересно, приводила к лучшему системному контролю опухоли. («абскопальный» эффект) и индукция специфического противоракового иммунитета с эффектом памяти. Более того, поскольку PD1/PD-L1 активируется радиацией, а радиация может преодолевать резистентность к блокировке PD-(L)1, их комбинация логична. Выбор оптимального времени, последовательности и дозировки всех модальностей является предметом интенсивных исследований. Лучевая терапия вполне может стать неотъемлемой частью иммунной терапии рака. Тем не менее, как и при любом лечении, отсутствуют оптимальные биомаркеры ответа. Они не только позволят выбирать пациентов, но также дадут представление о механизмах резистентности и идентификации новых мишеней или оптимальном использовании существующих лекарств и облучения, таких как дозирование и последовательность. Более того, необходимы биомаркеры не только ответа опухоли, но и побочных эффектов, поскольку последние могут ограничивать дозу и приводить к пропуску терапии у более ослабленных и пожилых пациентов. Предполагаемые биомаркеры иммунного ответа связаны с иммуногенной гибелью клеток (ICD). Органоиды генерируются из биопсий тканей и представляют собой набор специфических для органов типов клеток, способных к самоорганизации in vitro аналогично ситуации in vivo (3D). Они способны облегчить углубленный анализ собственного опухолевого материала пациента в момент постановки диагноза и во время прогрессирующего/рецидивирующего заболевания. В настоящее время нет опубликованного протокола для установления долгосрочных органоидов рака легких у пациентов с раком легких. Такая методология позволила бы проспективно определить «оптимальные методы лечения, адаптированные к пациенту», а также получить прогностические биомаркеры для ответа и рецидива. Помимо органоидов, модели ксенотрансплантатов также все еще имеют свои достоинства. В ксенотрансплантатах человеческие опухолевые клетки или кусочки вводят мышам с ослабленным иммунитетом. В частности, ксенотрансплантаты, полученные из свежего образца рака человека, привлекли большое внимание к той же опухоли, что и у отдельного пациента, можно выращивать у мышей, что позволяет изучать реакцию на терапию и механизмы резистентности. Модели ксенотрансплантата опухоли, полученного от пациента (PDX), в большей степени отражают популяцию пациентов с точки зрения гистоморфологических характеристик родительских опухолей, влияния клональной селекции и эволюции на поддержание целостности генома в PDX с низким проходом по сравнению с донорской тканью. В то время как органоиды могут дать много информации о молекулярной биологии ответа на различные противораковые терапии, модели in vivo позволяют тестировать новые противораковые терапевтические подходы, принимая во внимание сложное микроокружение опухоли, отражая, по крайней мере, частично клиническую ситуацию. В качестве клинически репрезентативного инструмента, который лучше всего воспроизводит биологические свойства соответствующего типа опухоли, модели PDX также могут служить важным подспорьем в исследованиях персонализированной медицины. Опухоль можно трансплантировать подкожно, но в последнее время также ортотопически (например, рак молочной железы трансплантируют в грудь мыши) для исследования взаимодействия между опухолью и окружающей средой. В лаборатории Maastro у нас есть опыт работы с различными моделями, включая модели ортотопических опухолей легких. Для создания PDX материал опухоли будет извлечен из хирургических образцов, разрезан на небольшие кусочки, трансплантирован в животных-реципиентов с иммунодефицитом либо подкожно, либо имплантирован непосредственно в легкое. Опухоль со средней скоростью роста будет серийно трансплантирована in vivo для дальнейших терапевтических экспериментов. Специальный облучатель для мелких животных в исследовательском центре позволяет проводить точное локальное облучение опухолей легких с минимальным радиационным воздействием на окружающие нормальные ткани. Встроенная система визуализации конусно-лучевой компьютерной томографии позволяет проводить продольный мониторинг реакции опухоли на новые методы лечения.