Медицинский центр Ирвинга Колумбийского университета (CUIMC) и пресвитерианские исследователи из Нью-Йорка создали органоиды рака мочевого пузыря, специфичные для пациентов, которые имитируют многие характеристики настоящих опухолей. Использование органоидов, крошечных трехмерных сфер, полученных из собственной опухоли пациента, может быть полезно в будущем для руководства лечением пациентов.
Исследование было опубликовано сегодня в онлайн-издании Cell.
В точной медицине молекулярное профилирование опухоли отдельного пациента используется для выявления генетических мутаций, которые вызывают рак этого человека. Эти знания могут помочь врачам выбрать лучшее лекарство для борьбы с раком, но анализ не всегда позволяет предсказать, как пациент отреагирует на конкретную терапию.
"Огромное преимущество органоидов в том, что они, по сути, являются аватарами опухоли пациента," сказал руководитель исследования Майкл М. Шен, доктор медицинских наук, профессор медицины, генетики & развитие, урология и системная биология в Колледже врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета. "Эти персонализированные лабораторные модели, которые мы можем изготовить в течение нескольких недель, позволят нам протестировать несколько различных лекарств на опухоли и помочь нам предоставить точную медицину людям с раком мочевого пузыря."
Шен, который также является членом нью-йоркско-пресвитерианского / CUIMC Комплексного онкологического центра Герберта Ирвинга, начал разработку органоидов рака мочевого пузыря около четырех лет назад. Основной проблемой при создании любого типа органоида является определение уникальной смеси питательных веществ, факторов роста и методов культивирования тканей, которые превратят опухолевые клетки пациента в миниатюрные опухолевые органоиды в чашке Петри. Точные условия могут сильно отличаться от одного типа рака к другому.
В текущем исследовании органоиды были изготовлены из опухолевых клеток 22 пациентов с инвазивным раком мочевого пузыря.
Органоиды, которые могут вырасти примерно до 1 мм в диаметре, были похожи на родительские опухоли и имели многие из тех же молекулярных и генетических характеристик.
Важно отметить, что в органоидах произошли генетические изменения, которые произошли с течением времени, явление, известное как клональная эволюция. "Клональная эволюция является основным фактором прогрессирования опухоли и устойчивости к лекарствам. Очень сложно смоделировать солидную опухоль," сказал Шен. "С помощью этих органоидов мы сможем изучить, как развиваются опухоли мочевого пузыря, и, возможно, узнать, как предотвратить резистентность опухолей к лечению."
Исследователи смогли получить органоиды у трех пациентов до и после лечения. "Это предлагает новый способ изучения молекулярных механизмов, связанных с лекарственным ответом и лекарственной устойчивостью," сказал Шен.
Рак мочевого пузыря является пятым по распространенности онкологическим заболеванием в Соединенных Штатах, однако он является одним из наименее изученных, поскольку лишь немногие модели на животных отражают биологию заболевания.
"Создание органоидов рака мочевого пузыря является важным достижением в этой области," сказал соавтор исследования Джеймс М. Маккирнан, доктор медицины, Джон К. Латтимер, профессор урологии и заведующий кафедрой урологии Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета, а также главный уролог в Нью-Йорке, пресвитериане, Колумбия. "Это должно значительно улучшить наше понимание геномики рака мочевого пузыря, того, как эти опухоли реагируют на лекарства и как они развивают лекарственную устойчивость. В конечном итоге это может позволить нам разработать новые методы лечения заболевания и спрогнозировать индивидуальную реакцию пациента на лечение."
Исследователи планируют проверить прогностические способности органоидов в "со-клинический" испытания, в которых пациенты и их соответствующие органоиды лечились одним и тем же препаратом. "Это позволит установить, можно ли использовать органоиды для прогнозирования реакции отдельного пациента на конкретную терапию," сказал Шен. "В настоящее время очень сложно заранее точно узнать, какие препараты могут быть наиболее эффективными для данного пациента."
Текущий стандарт помощи пациентам с раком мочевого пузыря, не пораженным мышцами, – это операция по удалению опухоли плюс иммунотерапия или химиотерапия. Эти опухоли имеют высокую частоту рецидивов, что требует повторного лечения. Некоторые из этих опухолей прогрессируют, поражая мышцу мочевого пузыря, что труднее поддается лечению и является более смертоносным.
Пациентам с мышечно-инвазивным раком обычно рекомендуется операция по удалению мочевого пузыря и химиотерапия. "Поскольку удаление мочевого пузыря оказывает сильное влияние на качество жизни, большинство пациентов стараются его избегать," сказал Шен. "Мы отчаянно нуждаемся в более эффективных и целенаправленных методах лечения обоих типов рака мочевого пузыря."