Реакция опухолевых клеток пациента на терапию зависит от многих факторов, включая генетические изменения, микроокружение опухоли и внутриопухолевую гетерогенность. Это может чрезвычайно затруднить определение оптимальных схем лечения на фоне постоянно растущего числа кандидатов в лекарства и методов лечения рака, которые были разработаны в последнее время. К этим проблемам добавляются ограниченные сроки, в течение которых необходимо принимать решения о лечении после постановки диагноза, часто порядка двух недель или меньше.
Недостатки существующих онкогенных моделей делают их непригодными для клинического использования . Линии опухолевых клеток, полученные от пациентов, изменяются при субкультивировании, что делает их неточными в качестве моделей опухолей, а модели, полученные из ксенотрансплантатов — опухолевых клеток пациентов, инъецированных иммунодефицитным мышам, — сохраняют свои характеристики, но их производство требует много времени и средств. Органоиды, полученные от пациентов, миниатюрные 3D-версии опухолевых тканей , теряют микроокружение опухоли пациента во время субкультивирования, и производство этих органоидов достаточно своевременно для принятия клинических решений остается недостижимым.
Эти проблемы были решены совместными усилиями нескольких организаций, в которых приняли участие ученые из Института биомедицинских инноваций Терасаки (TIBI) и Университета Дьюка во главе с главным научным сотрудником и профессором TIBI доктором Силинг Шен.
Как указано в их недавней публикации в Cell Stem Cell , команда разработала микрожидкостную технологию на основе капель для получения микроорганосфер (MOS) из биоптатов онкологических больных в течение часа. Опухолевые, иммунные клетки и клетки соединительной ткани пациента быстро образуют миниатюрные опухоли, которые сохраняют исходное микроокружение внутри тысяч этих MOS, которые можно использовать для тестирования многих лекарственных состояний. Тесты на MOS различного ракового происхождения продемонстрировали сохранение генетических профилей клеток , а также экспрессию генов и иммуносупрессивных маркеров исходных опухолевых тканей.
Первоначальные тесты с использованием MOS на небольшой когорте пациентов с метастатическим колоректальным раком были сопоставлены с панелью кандидатов в терапевтические препараты. При сравнении результатов чувствительности к лекарственным средствам с фактическими результатами клинического лечения корреляция была почти идеальной. Более того, MOS можно было получить из небольшого количества клеток, которые обычно собирают из биопсии, а весь процесс создания MOS и проверки лекарств занял менее двух недель.
В серии последующих элегантных экспериментов исследователи разработали тесты для проверки реакции MOS на иммунную терапию . Им удалось продемонстрировать, что биспецифические антитела мобилизуют резидентные иммунные клетки в исходном микроокружении для атаки опухолевых клеток, что является беспрецедентным достижением в иммунотерапевтическом скрининге. В другой серии экспериментов ученые проверили свои MOS на воздействие комбинированной иммунной терапии и смогли продемонстрировать как прогнозируемые ответы, так и оптимизацию нескольких схем лечения.
Им также удалось наблюдать эффективное проникновение активированных Т-клеток в MOS и последующее уничтожение опухолевых клеток MOS; такая инфильтрация Т-клеток была достижима из-за небольшого размера и большого отношения поверхности к объему капель MOS, которые имитируют естественные пределы диффузии в тканях, и не могла быть получена с использованием обычных моделей.
Выводы исследовательской группы имеют огромное значение для клиники. При всех трудностях, возникающих при разработке моделей лечения рака, их работа удовлетворяет многие потребности. Их методы создания точной модели опухоли из ограниченного количества биопсийной ткани в кратчайшие сроки и с меньшими затратами открывают двери для множества возможностей тестирования лекарственной и иммунной терапии. Автоматизация производства MOS обеспечивает воспроизводимость, что является требованием FDA.
«Разработанная здесь технология является новаторским достижением в области физиологического моделирования солидных опухолевых заболеваний и персонализированной медицины», — сказал Али Хадемхоссейни, доктор философии, директор и главный исполнительный директор TIBI. «Это, безусловно, окажет очень значительное влияние на клинику».
