Eine patientenspezifische Tumor-Organoid-Plattform, die von Forschern des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) und ihren Kollegen aus dem Krebszentrum entwickelt wurde, könnte eines Tages das Ratespiel aus Immuntherapiebehandlungen herausnehmen. Die Hoffnung ist, dass diese Tumororganoide eines Tages verwendet werden, um die Behandlung von Patienten zu personalisieren und sich auf diejenigen zu konzentrieren, die ihnen am besten helfen, ihren eigenen Krebs zu bekämpfen.
"Medikamente zur Immuntherapie sind nicht billig, und es ist nicht ungewöhnlich, dass die Therapiekosten in Millionen Dollar pro Patient gemessen werden", sagte Seniorautor Aleks Skardal, PhD, der Assistenzprofessor am WFIRM war Zeit des Studiums.„Dieses biotechnologisch hergestellte patientenspezifische Tumormodell öffnet die Tür für ein schnelleres Arzneimittel-Screening, um Patienten so schnell wie möglich die beste Therapie zu bieten und den Einsatz von Immuntherapeutika für Patienten zu rationalisieren, die ein klinisches Ansprechen zeigen.“
Die Arbeit wird in einem kürzlich in der Zeitschrift Annals of Surgical Oncology veröffentlichten Artikel ausführlich beschrieben.
Für diese Studie waren die Forscher in der Lage, Melanomzellen und weiße Blutkörperchen aus dem peripheren Blut und den Lymphknoten der Patienten zu kombinieren und patientenspezifische, immunaktive Tumororganoide herzustellen, um ihre Reaktion auf die Immuntherapie zu testen. Bei vielen Krebsarten ist eine Immunantwort nur möglich, nachdem die spezifischen Immunzellen, T-Zellen, Tumorantigenen in geeigneter Weise ausgesetzt wurden. Tumorzellen entwickeln jedoch Mechanismen, um dem Immunsystem zu entgehen und unbemerkt zu bleiben. Die Immuntherapie ermöglicht es diesen T-Zellen, Tumorzellen wiederzuerkennen und sie schließlich abzutöten.
"Diese Konstrukte werden es uns möglicherweise ermöglichen, die Wirksamkeit der Immuntherapie vorherzusagen und eine adaptive Immunität auf der Ebene des einzelnen Patienten zu erzeugen", sagte der Hauptautor Konstantinos Votanopoulos, MD, PhD, außerordentlicher Professor für chirurgische Onkologie am Wake Forest Comprehensive Cancer Center (WFCCC) und Co-Direktor des Wake Forest Organoid Research Center (WFORCE).„Unser Team hat zuvor Lymphknoten und Tumore desselben Patienten zu Screening-Zwecken kokultiviert, aber dies ist das erste Mal, dass wir diese Plattform verwenden, um das Immunsystem des Patienten zu trainieren, seinen eigenen Tumor direkt zu erkennen und abzutöten, ohne ihn zu verwenden von Medikamenten. Die Schaffung eines solchen klinisch relevanten Modells hat das Potenzial, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir sowohl die Krebsforschung als auch die Krebsbehandlung angehen."
Organoide sind winzige, gewebeähnliche 3D-Strukturen, die im Labor hergestellt werden und die Funktion menschlicher Gewebe und Organe wie Herz, Leber, Lunge, Blutgefäße sowie Krebs nachahmen. Die Organoide werden als Test- und Vorhersageplattform verwendet, um Krankheiten zu modellieren, die Wirksamkeit und/oder Toxizität neuer und vorhandener Medikamente zu bewerten und können auch zum Testen von Umweltgefahren verwendet werden.
Um die Plattformen zu konstruieren, wurden Tumorzellen und Lymphknoten-Bioproben chirurgisch von acht Patienten mit Melanom im Stadium III und IV entnommen und gemeinsam kultiviert, um die Organoide herzustellen. Aus den erh altenen Bioproben wurden jeweils durchschnittlich 75 bis 100 Organoide hergestellt und typischerweise in gleiche Anzahlen von Patienten-Tumor-Organoiden und immunverstärkten Patienten-Tumor-Organoiden aufgeteilt. Der Immuntherapietest wurde am Tag 7 begonnen und die Organoide wurden unter diesen Bedingungen für 72 Stunden inkubiert. Dies ermöglichte den Forschern zu zeigen, dass die Immuntherapie nur bei den immunverstärkten Tumororganoiden der Patienten wirksam war, um den Tumor abzutöten, wo die Organoide ohne Immunzellen keinen Tumortod erlitten.
Die Technik zum Züchten von Organoiden hat sich seit Anfang der 2010er Jahre schnell verbessert, und WFIRM war an der Spitze dieser Technologie, sagte Shay Soker, PhD, Professor für regenerative Medizin, der den Kern der Biofabrikation von Organoiden bei WFIRM leitet.
"WFIRM-Wissenschaftler haben erfolgreich Organoide hergestellt, die die meisten der wichtigsten Organe des Körpers wie Leber, Herz, Gehirn und Lunge replizieren, um Medikamente zu untersuchen und Krankheiten zu modellieren, wodurch die Notwendigkeit von Tierversuchen entfallen kann", sagte Soker.„Diese Methode erzeugt eine zu 100 Prozent menschliche experimentelle Plattform, die die Interaktion zwischen Wirt, Tumor und Immunsystem innerhalb von 24 Stunden nach Erh alt der Gewebeprobe nachbildet. Sie ermöglicht es uns, die Entwicklung der Krankheit im Patienten zu verfolgen und möglicherweise die Behandlung basierend darauf anzupassen wie sich der Krebs im Laufe der Zeit verändert."
WFIRM hat sich mit dem Comprehensive Cancer Center zusammengetan, um das Wake Forest Organoid Research Center (WFORCE) zu gründen, eine gemeinsame Anstrengung, die Forscher und Kliniker wie Soker und Votanopoulos zusammenbringt, die die Bemühungen gemeinsam leiten und an ihrer Seite arbeiten nebeneinander, um den Einsatz von Gewebe-Organoid-Technologien zum Wohle der Patienten wirksam einzusetzen.
Die Organoid-Plattformen sind eine disruptive Technologie, die möglicherweise Leben retten könnte, während sie gleichzeitig Milliarden von Dollar an Steuergeldern einspart und die Gest altung der Politik beeinflusst. Im Jahr 2017 beliefen sich die Kosten der Gesundheitsversorgung in den USA auf 3,5 Billionen US-Dollar, und die Centers for Medicare & Medicaid Services gehen davon aus, dass sie bis 2027 6 Billionen US-Dollar erreichen werden. Ein Teil dieser Kosten wird für die Behandlung von Nebenwirkungen von Medikamenten aufgewendet, die für den Patienten oft keine sinnvolle Wirkung haben.
