Badacze z UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center opracowali największą jak dotąd kolekcję organoidów pochodzących od pacjentów chorych na mięsaki, co może pomóc w lepszym zrozumieniu choroby i lepszym wskazaniu terapii, które mają największe szanse powodzenia u danego pacjenta.
Podejście to, opisane szczegółowo w czasopiśmie Cell Stem Cell, wykorzystuje własne komórki nowotworowe pacjentów, które odtwarzają unikalne cechy guza pacjenta, co pozwala naukowcom na szybkie przebadanie dużej liczby leków w celu zidentyfikowania spersonalizowanych metod leczenia, które mogą być ukierunkowane na tę rzadką i zróżnicowaną grupę nowotworów.
„Mięsak jest rzadką i złożoną chorobą, co sprawia, że prowadzenie badań klinicznych w celu zidentyfikowania skutecznych metod leczenia jest szczególnie trudne. Niektóre z rzadszych podtypów w ogóle nie mają standardowego leczenia. Nawet gdy dostępnych jest wiele opcji terapeutycznych, często nie ma niezawodnej, opartej na danych metody określania najlepszego sposobu postępowania dla konkretnego pacjenta. Wybór najskuteczniejszego leczenia przypomina szukanie igły w stogu siana” — powiedziała dr Alice Soragni, starsza autorka badania i adiunkt w katedrze chirurgii ortopedycznej w David Geffen School of Medicine na UCLA. „Testowanie leków z organoidami guza pochodzącymi od pacjenta może pomóc przewidzieć, jak pacjent zareaguje na leczenie, mając na celu poprawę wyników leczenia pacjentów w przypadku chorób, w przypadku których opcje leczenia są często ograniczone”.
Podczas gdy mięsaki, które mogą rozwijać się w kościach lub tkankach miękkich, takich jak mięśnie i tkanka tłuszczowa, stanowią zaledwie mniej niż 1% wszystkich nowotworów, mają one wysoki wskaźnik śmiertelności, szczególnie wśród młodych ludzi. Rzadkość i różnorodność typów mięsaków — ponad 100 odrębnych podtypów — sprawia, że są one szczególnie trudne do zbadania. Reakcje na konwencjonalne terapie mogą się znacznie różnić między pacjentami, co utrudnia określenie najskuteczniejszego sposobu postępowania dla każdej osoby.
Aby ustalić, czy organoidy mogą poprawić zrozumienie tego, jak guz pacjenta może reagować na konkretne leki lub kombinacje, zespół zgromadził biobank 294 próbek od 126 pacjentów UCLA, u których zdiagnozowano 25 różnych podtypów mięsaków kości i tkanek miękkich. Podczas gdy organoidy guzów były szeroko stosowane do badania raków, to badanie jest pierwszym na swoją skalę, które rozszerza rozwój organoidów na mięsaki.
Zespół pomyślnie stworzył organoidy guzów z ponad 110 próbek i przeprowadził szczegółowe analizy histopatologiczne i molekularne, aby potwierdzić, że organoidy zachowały kluczowe cechy oryginalnych guzów. Następnie organoidy te poddano wysokoprzepustowemu badaniu leków przy użyciu mini-pierścieniowego rurociągu opracowanego przez Soragni i jej zespół, co umożliwiło przetestowanie setek leków w formacie 3D w krótkim czasie.
Dzięki temu procesowi zespół był w stanie zidentyfikować co najmniej jedno potencjalnie skuteczne leczenie zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) dla 59% badanych próbek. Ponadto odkryli, że reakcje na leki zaobserwowane w laboratorium odpowiadały temu, jak sami pacjenci reagowali na leczenie w niewielkiej liczbie przypadków, co sugeruje, że te organoidy mogą być potężnym narzędziem do kierowania decyzjami klinicznymi.
„Wykazaliśmy, że możliwe jest szybkie wytworzenie organoidów mięsaka – w ciągu tygodnia po zabiegu chirurgicznym lub biopsji – i wykorzystanie ich do badania dużej liczby leków, w tym terapii zatwierdzonych przez FDA i innych metod leczenia będących obecnie w fazie badań klinicznych” – powiedział Soragni.
„Daje nam to możliwość identyfikacji leków, które najprawdopodobniej zadziałają u konkretnego pacjenta, co jest kluczowe w przypadku tak złożonej choroby jak mięsak, w której precyzyjna medycyna genomiczna często zawodzi” — dodał autor badania dr Noah Federman, Glaser Family Endowed Chair i dyrektor Pediatric Bone and Soft Tissue Sarcoma Program w UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center.
Ponadto badanie wykazało, że program precyzyjnej medycyny funkcjonalnej na szeroką skalę można wdrożyć w ramach jednej instytucji, oferując usprawniony i skalowalny model testowania opartego na organoidach.
„Organoidy zapewniają namacalny sposób dopasowania pacjentów do najbardziej obiecujących terapii, co może być przełomem dla pacjentów z mięsakami” — powiedział dr Nicholas Bernthal, przewodniczący i dyrektor medyczny Wydziału Chirurgii Ortopedycznej na UCLA. „Jesteśmy optymistami, że takie podejście doprowadzi do lepszej, bardziej spersonalizowanej opieki dla tych, którzy jej najbardziej potrzebują”.
Po uzyskaniu wyników tego badania zespół UCLA zweryfikuje ustalenia w większym badaniu klinicznym, którego celem jest potwierdzenie skuteczności podejścia opartego na organoidach w przewidywaniu odpowiedzi na leczenie u pacjentów z kostniakomięsakiem, najczęstszym rodzajem raka kości, który dotyka głównie dzieci i młodych dorosłych.
Soragni, Federman i Bernthal są członkami UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center. Pierwszymi autorami badania są Ahmad Shihabi, naukowiec projektu w laboratorium Soragni; Peyton Tebon, wizytujący naukowiec projektu; i Huyen Thi Lam Nguyen, studentka studiów podyplomowych. Inni autorzy UCLA to Sara Sartini, Ardalan Davarifar, Alexandra Jensen, Miranda Diaz-Infante, Hannah Cox, Alfredo Enrique Gonzalez, Summer Swearingen, Helena Winata, Sorel Fitz-Gibbon, Takafumi Yamaguchi, Jae Jeong, Sarah Dry, Arun Singh, Bartosz Chmielowski, Joseph Crompton, Fritz Eilber, Scott Nelson, Paul Boutros i Jane Yanagawa.
Badania zostały sfinansowane przez granty z Narodowego Instytutu Raka, Fundacji Alana B. Slifki, Szkoły Medycznej im. Davida Geffena na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles oraz Kompleksowego Centrum Onkologicznego im. Jonssona w UCLA Health.
