Ученые из UCL разработали новую технологию, с помощью которой можно изучить, какие методы лечения подействуют на пациентов с солидными раковыми опухолями.
Исследователи говорят, что этот инструмент, который может быстро проверить опухолевую ткань на соответствие различным методам лечения, таким как химиотерапия, иммунотерапия или лучевая терапия, может использоваться клиницистами для определения наилучшего лечения для конкретного пациента.
В настоящее время врачам сложно определить, на какое лечение будет реагировать пациент, поэтому можно попробовать несколько различных методов лечения, прежде чем один сработает.
Технологический прорыв, опубликованный в Nature Protocols , основан на предыдущей работе команды. В 2020 году они разработали метод, который может одновременно измерять поведение и взаимодействие миллионов различных клеток, живущих внутри лабораторных опухолей.
Исследование предоставило новое понимание того, как мутировавшие раковые клетки «имитируют сигналы роста», обычно выражаемые здоровыми клетками, что позволяет раковым клеткам беспрепятственно расти.
В этом новом исследовании они использовали клетки пациентов для развития мини-опухолей, известных как органоиды , которые выращиваются путем внедрения раковых стволовых клеток в коллаген в лаборатории. Каждая мини-опухоль действует как индивидуальный «аватар» пациента, который можно изучить в лаборатории. Команда UCL усовершенствовала свою оригинальную технологию, чтобы теперь одновременно изучать сотни и тысячи мини-опухолей пациентов. Это позволяет исследователям испытать множество различных противораковых препаратов, чтобы выяснить, как опухоль может отреагировать.
Ведущий автор доктор Крис Лейп (UCL Cancer Institute) сказал: «Платформа скрининга позволяет нам наблюдать раковые клетки, а также здоровые иммунные, фибробластные и стромальные клетки, и видеть, как они реагируют друг на друга, - чтобы мы могли смоделировать, как человек рак больного ведет себя.
«Обрабатывая мини-опухоли различными видами лечения рака, инструмент скрининга также позволяет нам наблюдать, как реагируют как раковые, так и здоровые клетки - что одинаково важно, - и определять, какое лечение лучше всего подойдет пациенту».
Хотя потребуется дальнейшая валидация в ходе клинических испытаний, исследователи надеются, что новый инструмент может изменить выбор терапии для людей с диагнозом солидный рак, включая рак прямой кишки, печени, груди и мозга.
Доктор Тейп добавил: «Наше долгосрочное видение заключается в том, чтобы этот инструмент использовался в качестве« стандартного »при принятии клинических решений по лечению солидного рака.
«У пациента будет удалена опухоль во время операции, опухолевые клетки будут отправлены в лабораторию и вырастут в органоидный аватар, который затем будет протестирован в сравнении с различными терапевтическими вариантами и проанализирован с одноклеточным разрешением с использованием этой новой технологии.
«Затем лаборатория передаст результаты обратно врачу, лечащему пациента, и сообщит, что этот пациент лучше всего реагирует на это лекарство».
Инструмент для скрининга, разработанный UCL
В настоящее время исследователи во всем мире используют органоиды для изучения рака. Трехмерные мини-опухоли содержат множество разных клеток и более точно представляют рак пациента, по сравнению с более традиционными исследованиями, которые рассматривают набор идентичных клеток, выращенных в двухмерном режиме. Это означает, что рак можно изучать более подробно, чем когда-либо прежде.
Однако до сих пор большинство методов, используемых для изучения мини-опухолей, включали измельчение всех клеток и их анализ в виде смеси. Это ограничивает способность ученых оценивать, как ведут себя отдельные клетки или как опухоли взаимодействуют с другими здоровыми и иммунными клетками, которые, как известно, влияют на исход рака.
Чтобы преодолеть это, исследователи из Института рака Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новую платформу масс-спектрометрии для измерения сигналов связи в миллионах отдельных клеток от мини-опухолей рака кишечника.
В частности, исследователи из UCL разработали новую технику подготовки клеток для анализа на масс-спектрометре. На субклеточном уровне антитела, меченные тяжелыми металлами, прикрепляются к отдельным белкам (известным как PTM). Эти ПТМ находятся во всех типах клеток (стволовых, иммунных и т. Д.).
Различный вес каждого тяжелого металла позволяет масс-спектрометру различать разные белки и анализировать их поведение и сигнальную активность внутри и между разными типами клеток. В этом процессе было помечено более 40 типов PTM, что позволило исследователям построить подробные «схемы», описывающие, как работают раковые клетки.
Этот новаторский инструмент означает, что впервые ученые могут изучать, как раковые клетки взаимодействуют с любым типом клеток, используя модели мини-опухолей.
Применение к инструменту для тестирования методов лечения рака
Доктор Тейп сказал: «До сих пор тестирование лечения рака на отдельных органоидах было немного упрощенным; вы применяли лекарства к органоидам и смотрели, живы ли клетки или мертвы, - поэтому предоставлялась ограниченная биологическая информация.
«Наша платформа позволяет нам наблюдать, как и почему лечение работает или не работает; на уровне отдельных клеток мы можем видеть, какие биологические пути включены или выключены, это позволяет нам увидеть, умирают ли клетки или просто перестают расти. - существенная разница ».
Исследователи улучшили инструмент скрининга, позволяя им тестировать 126 органоидов (то есть образцы пациентов) в одном процессе скрининга, что на порядок больше, чем раньше.
«Это одно из самых больших разочарований, потому что некоторые пациенты реагируют на обычную химиотерапию хорошо, а другие - нет», - добавил доктор Лейп.
«Идея состоит в том, что мы можем предсказать это в лаборатории, обеспечить раннюю проверку и баланс и, надеюсь, найти альтернативное лечение для использования в начале курса лечения пациента».
