Органоиды использовали для подбора индивидуальной терапии колоректального рака

Ученые из Швейцарии и Франции показали, что органоиды, полученные из опухолей пациентов, можно использовать для выбора комбинаций препаратов при лечении колоректального рака. В опытах in vitro было показано, что такой индивидуальный подбор терапии для некоторых пациентов более эффективен, чем стандартизированное лечение.

Изображение:
Органоид.

Credit:
UNIGE | Пресс-релиз

Одна из наиболее часто встречающихся проблем в терапии рака — это неэффективность одиночных препаратов для конкретных пациентов ввиду исключительной опухолевой гетерогенности. Именно поэтому в настоящее время все чаще используется подход персонализированной комбинированной терапии несколькими препаратами. В новой работе исследователи из Швейцарии и Франции использовали опухолевые органоиды пациентов с колоректальным раком (КРР) как персонализированную модель для поиска эффективных комбинаций препаратов.

Для поиска эффективных комбинаций был использован пул из 11 препаратов, одобренных для лечения КРР или находящихся на поздней стадии клинический испытаний. Сначала для каждого препарата авторы измерили эффект как в 2D-культурах, состоящих из клеток двух линий КРР (SW620 и LS174T), так и в 3D-культурах, содержащих также фибробласты и эндотелиальные клетки. Некоторые препараты показали различную эффективность в 2D- и 3D-культурах.

Авторы использовали ранее разработанный ими метод TGMO (Therapeutically Guided Multidrug Optimization) для подбора комбинаций препаратов. Они протестировали эти комбинации на 3D-культурах, состоящих из раковых и из нормальных клеток кишечника CCD841. В итоге для двух органоидов КРР подобрали комбинации из четырех активных препаратов и препаратов с синергической активностью. Авторы продемонстрировали, что регорафениб, вемурафениб, ваталаниб и AZD4547 снижали метаболическую активность клеток SW620 на 68,5%, а CCD841 — на 39,2%. Комбинация эрлотиниба, лапатиниба, палбоциклиба и нилотиниба снизила метаболическую активность клеток LS174T на 53,3% и не оказала эффекта на здоровые клетки CCD841. Авторы продемонстрировали, что комбинированная терапия оказалась более эффективной, чем монотерапия.

Кроме того, авторы использовали мышей, чтобы воссоздать клиническую картину резистентных опухолей, которые уже подверглись воздействию химиотерапии. Для этого были использованы резистентные клоны LS174T и SW620. Их вводили мышам, давали развиться опухоли, после чего клетки извлекали из мыши и создавали органоиды. Используя тот же метод TGMO, авторы получили две комбинации препаратов для двух видов органоидов. SW620-комбинация (регорафениб, палбоциклиб, лапатиниб и AZD-4547) снижала метаболическую активность органоидов на 78,6%, тогда как LS174T-комбинация (регорафениб, вемурафениб, палбоциклиб и лапатиниб) — на 83,9%. Авторы подчеркивают, что все полученные комбинации показали схожую или более высокую терапевтическую активность по сравнению со стандартом лечения КРР FOLFOXIRI (фолиновая кислота, 5-фторурацил, SN38 и оксалиплатин).

Для клинической валидации результатов авторы получили органоиды на основе клеток, выделенных из трех пациентов: пациент с метастазами в печени (П1), пациент с первичной опухолью правой части толстого кишечника (П2) и пациент с опухолью сигмовидной кишки (П3). Под действием LS174T-комбинации препаратов уменьшились размеры всех трех типов органоидов, что было также подтверждено иммуногистохимическим окрашиванием. Авторы отмечают, что обе комбинации (LS174T и SW620), состав которых отличался только на один препарат, оказывали выраженный терапевтический эффект на П1 и П3.

Мутационный ландшафт опухоли и клеточный фенотип влияют на восприимчивость опухоли к терапии. Исследователи провели полноэкзомное секвенирование и обнаружили, что опухоль П1 содержала изменения в генах, часто мутирующих у пациентов с КРР, таких как APC, KRAS и TP53. Опухоль П2 содержала мутации в генах APC, KRAS, FBXW7 и NOTCH1. Опухоль П3 имела инактивирующую мутацию в MLH1, вызывающую ошибки в репарации ДНК. Важно отметить, что у П3 было в 3–4 раза больше мутаций, чем у других пациентов, включая мутации, связанные с КРР: APC, KRAS, TP53, ATM, CTNNB1, AXIN2, RNF43, PIK3CA и RUNX1. Секвенирование РНК с последующей молекулярной классификацией подтвердило, что в исследование вошли опухоли с разнообразными субгруппами КРР.

Далее авторы изучили изменение профилей экспрессии генов трех органоидов (П1-П3) под действием LS174T-комбинации препаратов. Интересно, что относительно небольшое количество генов было одинаково дерегулировано во всех пациентах, включая несколько генов, связанных с Wnt-сигналингом (WNT10A, WNT5B, WNT6). У П1 снизилась регуляция генов, связанных с кератинизацией и клеточной пролиферацией. У П2 повысился уровень экспрессии генов внеклеточного матрикса (ВКМ), таких как ECM1, FN1, COL18A1 и COL27A1. В то же время экспрессия генов, связанных с клеточным циклом (CCNE2, MKI67, CDK1/2, E2F1 и другие) и экспрессия генов, важных для формирования микротрубочек (TUBA1B, TUBB6, SKA1/2, KLF15) была снижена. У П3, в отличие от П2, наблюдалась пониженная экспрессия генов, связанных с ВКМ, но было отмечено повышение активности генов, вовлеченных в пептидазную активностью серинового типа (MMP11, KLK1/3/11).

В конце авторы применили алгоритм TGMO на органоидах пациентов для подбора комбинаций препаратов. Такие комбинации ингибировали 78,1%, 64,2% и 72,3% жизнеспособности клеток в органоидах пациентов П1, П2 и П3 соответственно. Результаты были лучше, чем при использовании комбинации FOLFORIXI, в случае П1 и П3.

Органоиды человека прижились в мозге крысы

Источник:

Ramzy G., et al. Platform combining statistical modeling and patient-derived organoids to facilitate personalized treatment of colorectal carcinoma // Journal of Experimental and Clinical Cancer Research. Published online 03 April 2023, DOI: 10.1186/s13046-023-02650-z

Добавить в избранное