Эффективность противоопухолевой терапии проверяют на органоидах пациента

Классические модели опухоли, такие как двухмерная монокультура клеток или ксенографтная культура клеток пациента, привитая животным, не совсем точно воспроизводят особенности поведения опухоли. Зачастую результаты, полученные на таких моделях, не воспроизводятся в клинике. Более точная модель — трехмерные органоиды, полученные из ткани опухоли пациента. Их можно растить в лаборатории и использовать для подбора персонализированной терапии.

Глиобластома — самая распространенная злокачественная опухоль головного мозга среди взрослых. Как правило, опухоль глиобластомы гетерогенна, то есть клетки из разных учaстков отличаются фенотипически, и в них могут присутствовать разные мутации. Кроме того, опухоли у разных пациентов по-разному отвечают на одну и ту же химиотерапию, и необходимо подбирать индивидуальный курс лечения.

Группа исследователей из нескольких университетов США разработала метод создания органоидов, воссоздающих in vitro все особенности глиобластомы — трехмерную архитектуру и молекулярный состав ткани, разнообразие клеточных фенотипов, весь спектр мутаций в опухоли и т. д. В исследовании использовали образцы биопсий, полученных от 53 пациентов. Из ткани опухоли вырезали фрагмент диаметром приметно 1 мм и растили в специальной культуральной среде, систематически проводя диссекцию ткани по мере ee роста. Уже через одну-две недели формировались органоиды. Эта процедура намного быстрее, чем старые методы, такие как получение in vitro трехмерных клеточных культур клеток пациента или ксенографтная культура клеток пациента в организме животных.

Такие органоиды можно сохранять замораживанием в специальной среде, хранить длительное время и снова культивировать по мере надобности.

Гистологический и функциональный анализы показали, что, как и в опухоли в мозге пациента, в некоторых органоидах была сосудистая сеть, а в центре крупных органоидов наблюдалась гипоксия с градиентом по мере приближения к центру органоида. Кроме того, в органоидах были представлены все основные типы клеток новообразования, в том числе клетки, экспрессирующие маркеры стволовых клеток опухоли SOX2. Органоиды культивировали продолжительное время, до 48 недель, и при этом основные характеристики опухоли не менялись.

Генотипирование биопсий пациента и соответствующих органоидов показало, что в них практически одинаковы спектр и частота мутаций, характерных для глиобластом. Более того, характерные спектры мутаций и профили экспрессии генов наблюдались в разных регионах органоидов, так же как и в материале биопсии. Когда органоиды прививали мышам, у них быстро развивалась агрессивная глиобластома.

На органоидах смоделировали ответ опухоли на таргетную химиотерапию. Выбор химиотерапии основывали на профиле экспрессии генов и спектре мутаций конкретного пациента. Были протестированы гефитиниб (ингибитор EGFR), эверолимус (ингибитор сигнального пути mTOR) и траметиниб (ингибитор МЕК). Как и ожидалось, ответ опухолей на терапию был различным в органоидах от разных пациентов с разными мутациями. Кроме того, в этой работе органоиды использовали и для оценки эффективности иммунотерапии CAR-T клетками.

Таким образом, органоиды позволяют быстро подобрать оптимальную терапию для конкретного пациента с учетом генетических, фенотипических и гистологических особенностей его опухоли. Кроме того, биобанк органоидов — богатый источник материала для исследовательских целей.