Исследование, опубликованное сегодня в Cell, демонстрирует способность органоидов улавливать в трех измерениях множественные мутации, возникающие в опухолях. Органоиды, небольшие кластеры клеток, которые точно имитируют поведение тканей человека, могут использоваться для тестирования противораковых препаратов и, в конечном итоге, для определения эффективных индивидуальных методов лечения пациентов.
До сих пор скрининг противораковых препаратов в основном проводился с использованием двумерных клеточных линий, выращенных в чашках или на моделях мышей. Органоиды, которые больше напоминают опухоли человека, чем клеточные линии, и требуют меньше времени и ресурсов, чем модели на мышах, предлагают исследователям золотую середину между существующими подходами.
Эти захватывающие открытия являются результатом международного сотрудничества с участием исследовательских групп из Великобритании, Нидерландов и США.
"Все опухоли разные, даже те, которые возникают в одном органе. Каждый из них имеет смесь клеток с различными мутациями, которые впоследствии определяют, будет ли лечение эффективным," объясняет доктор Хейли Фрэнсиес, первый автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Органоиды, к нашему большому удовольствию, воспроизвели особенности опухолей пациентов. Это дает нам более реалистичную среду для тестирования новых и существующих лекарств и изучения комбинированной терапии."
Исследователи из Института Хубрехта, Нидерланды, первыми начали использовать органоиды, которые имеют важное применение в исследованиях рака, биологии стволовых клеток и регенеративной медицине. Органоиды, использованные в исследовании, были получены в Институте Хубрехта с использованием стволовых клеток из ткани толстой кишки. Стволовые клетки, которые находятся в большинстве тканей, отвечают за рост и восстановление, поэтому они постоянно размножаются. При выделении в культуре клетки продолжают расти, образуя небольшие кластеры клеток, которые сохраняют свою тканевую идентичность.
Образцы здоровой ткани и раковой ткани были взяты у 20 пациентов с колоректальной карциномой и использованы для образования органоидов. Затем органоиды были подвергнуты целому ряду методов лечения колоректального рака в рамках проводимого Институтом Сэнгера высокопроизводительного скрининга лекарств, в ходе которого тестируются сотни различных лекарств против линий раковых клеток.
Органоиды, небольшие скопления клеток, которые точно имитируют поведение тканей человека, могут использоваться для тестирования противораковых препаратов и, в конечном итоге, для определения эффективных индивидуальных методов лечения пациентов.
"Этот захватывающий новый инструмент может изменить наши методы разработки и лечения рака," говорит доктор Мэтью Гарнетт, старший автор в Институте Сэнгера. "Нам повезло, что мы стали частью этих совместных научных усилий. Сейчас мы создаем биобанк органоидов в Институте Сэнгера, который поможет осветить сложные взаимодействия между множественными геномными изменениями в опухолях, которые определяют, какие лекарства работают, а какие нет."
Органоиды в конечном итоге могут быть использованы в клинике для прогнозирования реакции пациента на лечение. Однако исследователи говорят, что прежде чем это станет возможным, необходимо провести дополнительную работу по ускорению и стандартизации процесса производства и тестирования органоидов. В краткосрочной перспективе органоиды могут ускорить процесс разработки новых методов лечения рака и снизить затраты.
"Часто переход от изучения методов лечения рака в клетках к проведению успешных испытаний на пациентах слишком велик," говорит профессор Ханс Клеверс, старший автор в Институте Хубрехта. "Органоиды настолько поддаются экспериментальной обработке, что могут ответить на многие наши вопросы о раке, преодолевая этот пробел. Органоиды могут не только сэкономить время и ресурсы, мы надеемся, что однажды они позволят нам увидеть, как лечение будет работать при уникальном раке человека."