Рак печени – одна из основных причин смертности от рака во всем мире при отсутствии одобренных методов лечения. Основная проблема при разработке эффективных лекарств от рака печени заключается в том, что существующие доклинические модели опухолей не точно воспроизводят особенности опухоли и среды опухоли у людей, что приводит к тому, что многие потенциальные лекарства не проходят клинические испытания.
Чтобы более точно имитировать эти особенности, исследователи разработали модели опухолей печени, которые называются ксенотрансплантатами, полученными от пациентов (PDX). Хотя эти модели дают более точную картину того, насколько эффективны потенциальные противораковые препараты для людей, их создание дорого и требует много времени. Выращивание этих раковых клеток PDX в культуре было бы более рентабельным для скрининга лекарств. Однако текущие попытки культивирования этих клеток не отражают трехмерную структуру опухоли и окружение опухоли.
Во главе с доктором. Элиза Фонг и доктор. Тох Тан Бун (Toh Tan Boon), междисциплинарная группа исследователей из отделов физиологии и биомедицинской инженерии NUS, Института онкологии Сингапура, Института биоинженерии и нанотехнологий, A * STAR и Национального онкологического центра Сингапура разработала новый метод выращивания Клетки рака печени PDX для использования в тестировании на наркотики.
Как описано в их недавней статье в «Биоматериалах», этот метод включает выращивание клеток на синтетических трехмерных каркасах, сделанных из пористого гидрогеля на растительной основе. Исследователи разработали губчатые каркасы с оптимизированными биохимическими и механическими свойствами, чтобы помочь раковым клеткам печени поддерживать свою правильную форму и функции и расти в виде органоидов.
После выращивания органоидов в течение одной-трех недель команда подтвердила, что раковые клетки печени в органоидах живы и воспроизводятся. Клетки рака печени обычно содержат специфические генетические изменения, которые отсутствуют в нормальных клетках печени. Исследователи создали органоиды из PDX, взятые у 14 пациентов с раком печени. Большинство органоидов сохранили те же ключевые генетические изменения, которые были в исходных клетках PDX. Они также сохранили важную особенность опухолей печени, называемую внутриопухолевой гетерогенностью, при которой различные популяции раковых клеток печени присутствуют в одной и той же опухоли и влияют на ее реакцию на лечение. Наличие этой особенности было еще одним преимуществом для скрининга лекарственных средств, которое органоиды имеют по сравнению с традиционными методами культивирования клеток, в которых все клетки идентичны.
Как биоинженер, доктор. Фонг считает, что успех созданных органоидов особенно полезен. "Это исследование действительно воплощает позитивную синергию, которую мы можем достичь при выращивании опухолей у пациентов вне тела, сочетая достижения в тканевой инженерии с биологией рака," она говорит.
Другой привлекательной особенностью является небольшой размер трехмерных каркасов, содержащих органоиды – всего 100 микрон. Они легко помещаются в лунку 96-луночного микротитрационного планшета, стандартной платформы для высокопроизводительного скрининга лекарств, что позволяет тестировать множество лекарств одновременно. Благодаря этой технологии из одного PDX можно производить от десятков до сотен таких содержащих органоиды каркасов. В сочетании с их способностью воспроизводить генетические особенности и гетерогенность исходных опухолей печени, эти аватары опухолей могут произвести революцию в скрининге и разработке лекарств от рака печени.
Доктор. То говорит, "Наличие надежной платформы для выращивания клеток, полученных от пациентов с раком печени, является важным шагом в персонализированной медицине, поскольку теперь мы можем использовать их для повышения пропускной способности тестирования лекарственной чувствительности."
Доктор. Ханри Ю, профессор физиологии в NUS Medicine, говорит:, "Губчатые каркасы, разработанные для поддержания здоровья нормальных клеток печени, также сохраняют важные свойства рака печени для испытаний на наркотики. Это позволяет пациентам выбрать лучшее лечение на основе результатов испытаний лекарств на их собственных раковых клетках печени."