Новое исследование дополняет растущее количество доказательств того, что органоиды — выращенные в лаборатории наборы клеток, имитирующие опухоль пациента, — являются многообещающим направлением разработки лекарств для улучшения результатов лечения пациентов с раком, особенно с редкими видами рака, в отношении которых клинические данные об эффективности лекарств отсутствуют.
Органоиды выращивают в лаборатории с использованием собственных клеток тканей пациента, собранных во время операции. Эти «мини-опухоли» представляют собой более простые, уменьшенные версии органов или опухолей тела, которые воспроизводят полнофункциональные структуры. Ученые из лаборатории доктора Элис Сораньи в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе стали пионерами в их выращивании и использовании для изучения болезней и возможных методов лечения.
В последнем исследовании, опубликованном в среду в журнале Science Advances , исследователи под руководством доктора Сораньи получили семь образцов опухоли от пяти пациентов с редким раком кости, называемым хордомой, у которого мало терапевтических возможностей. Хордомы — это опухоли, возникающие в области крестца или основания черепа. Их основное лечение — хирургическое, но из-за их расположения полное удаление не всегда возможно, а частота рецидивов высока. Хордомы не реагируют на обычную химиотерапию, а их редкость (примерно один случай на каждый миллион человек в год в США) усложняет проведение испытаний для определения эффективных методов лечения.
«Существует реальная потребность в клинически значимых, персонализированных моделях для поиска терапии хордомы и многих других редких видов рака », — сказал Сораньи, доцент кафедры ортопедической хирургии и член Комплексного онкологического центра Йонссона. «Поскольку этот рак настолько редок и доступно мало моделей, наша способность изучать его реакцию на потенциальные лекарства весьма ограничена. Мы оптимизировали платформу для выращивания органоидов с использованием клеток опухолей, чтобы иметь возможность исследовать их биологические характеристики и определить, какие пути могут быть наиболее перспективными для лечения, проверяя их на фоне широкого спектра терапевтических средств».
Как сообщается в новом исследовании, исследователи успешно создали жизнеспособные органоиды из всех образцов. Органоиды, полученные от пациентов, показали морфологию и характеристики, близко соответствующие реальным опухолям хордомы, из которых они были получены, например, экспрессия белка Ki-67, связанного с пролиферацией клеток , и брахиурии, белка, который является хорошо известным маркером хордомы.
Затем исследователи использовали органоиды для высокопроизводительного скрининга лекарств , автоматизированного процесса обнаружения лекарств , который позволяет тестировать большое количество потенциальных терапевтических средств одновременно, а не по одному, что значительно ускоряет разработку и тестирование потенциальных мишеней и наркотики. Этот тип крупномасштабного скрининга был ключом к разработке и тестированию лекарств, но это его первое применение к органоидам хордомы, полученным от пациентов.
В результате скрининга авторы определили несколько мишеней для лекарств и биологических путей, которые потенциально могут быть использованы для терапии хордомы. Они также указывают на важность индивидуального подхода, учитывая различные реакции, наблюдаемые среди пациентов, а также между различными опухолями, взятыми у одного и того же пациента.
«Мы показали, что опухолевые органоиды, полученные от пациентов, которые мы разрабатываем, могут быть эффективно проверены на соответствие сотням лекарств с помощью нашей платформы, которая теперь включает подходы машинного обучения для изучения моделей роста органоидов и анализа путей для поиска целевых биологических процессов», — сказал Сораньи. За последний год лаборатория доктора Сораньи расширила свои возможности скрининга, чтобы иметь возможность создавать и тестировать от сотен до тысяч лекарств на опухолевых органоидах каждую неделю благодаря средствам гранта NIH и Департамента ортопедической хирургии. «Наш совместимый с автоматизацией подход к выращиванию и скринингу опухоли пациентаorganoids хорошо работает для редких карцином (Phan et al, 2019), а теперь даже для медленно растущих опухолей костей. Наша работа по-прежнему сосредоточена на создании индивидуальных моделей для редких опухолей, которые часто не имеют терапевтических возможностей, с долгосрочной целью использовать эти результаты в клинике».
Первыми авторами исследования являются Ахмад Аль Шихаби, доктор медицинских наук, научный сотрудник лаборатории доктора Элис Сораньи в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, и Ардалан Даварифар, доктор медицинских наук, клинический научный сотрудник по гематологии/онкологии в лаборатории Сорагни. Другими авторами являются Хуен Тхи Лам Нгуен, Насрин Таванайе, Скотт Д. Нельсон, Джейн Янагава, Ноа Федерман, Николас Бернтал и Элис Сораньи, все из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также Фрэнсис Хорничек, бывший сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, ныне работающий в Университете Майами.
