Un paso hacia organoides derivados de pacientes listos para la clínica

Un paso hacia organoides derivados de pacientes listos para la clínica

Los científicos de Salk prueban si diferentes productos comerciales de cultivo celular afectan el desarrollo de organoides y la respuesta a los medicamentos contra el cáncer de páncreas

LA JOLLA—El cáncer de páncreas tiene la tasa de mortalidad más alta de todos los cánceres principales y se prevé que se convierta en la segunda causa principal de muertes relacionadas con el cáncer en los Estados Unidos para 2030. Es especialmente difícil de tratar porque los tumores de páncreas crecen muy rápidamente y son evolucionan constantemente, lo que los hace propensos a desarrollar resistencia a los medicamentos.

Los organoides derivados de pacientes podrían cambiar todo eso. En esta biotecnología emergente, los investigadores obtienen pequeñas muestras de tejido de biopsias de pacientes y las utilizan para cultivar cultivos celulares tridimensionales en el laboratorio. Estos organoides actúan como modelos en miniatura del tumor pancreático del paciente y pueden usarse para probar varios medicamentos y evaluar qué tratamientos contra el cáncer podrían funcionar mejor.

El entusiasmo por el potencial clínico de esta herramienta ha provocado una explosión de innovación en los últimos años. Actualmente se están llevando a cabo más de una docena de ensayos clínicos de organoides derivados de pacientes. Sin embargo, la prisa por incluirlos en ensayos clínicos ha significado que muchas variables experimentales aún no se hayan examinado por completo.

Un estudio reciente del Instituto Salk proporciona información crítica sobre la confiabilidad y solidez de los organoides derivados de pacientes como modelo clínico de cáncer de páncreas. Los hallazgos, publicados el 9 de enero de 2024, en JCI Insight, revelan que la expresión genética de los organoides y las respuestas a los medicamentos no se ven afectadas por el tipo de matriz extracelular utilizada en el cultivo celular. Sin embargo, un producto comercial aumentó la tasa de crecimiento de los organoides tumorales de páncreas, lo que lo hace particularmente adecuado para el rápido ritmo de los protocolos de tratamiento del cáncer de páncreas.

"El tumor de cada persona es diferente, por lo que necesitamos una medicina personalizada para adaptar un tratamiento específico a un tumor específico", dice el autor principal. Danielle Engle, profesora asistente y cátedra de desarrollo Helen McLoraine en Salk. "En lugar de tener que jugar a este juego de adivinanzas, los organoides derivados de pacientes ofrecen a los médicos un modelo predictivo que les ayuda a elegir el tratamiento adecuado desde el principio".

A medida que avanza la biotecnología organoide, ha aumentado la disponibilidad de productos comerciales para respaldar esta investigación. La mayoría de los organoides se cultivan en medios de cultivo, un líquido que suministra a las células diversos nutrientes que necesitan para sobrevivir. Para crecer, las células también necesitan algo a lo que adherirse. En el cuerpo humano, están rodeadas por una matriz extracelular formada por proteínas y otras moléculas que proporcionan un andamio para que las células crezcan. En el laboratorio, los científicos obtienen este material de matriz de diversas fuentes comerciales. Dependiendo de la duración de la prueba o del estado de la cadena de suministro comercial, es posible que los laboratorios tengan que utilizar matrices de múltiples lotes comerciales o incluso múltiples marcas para completar sus experimentos.

Varios estudios han demostrado recientemente que el tipo de medio de cultivo líquido en el que se cultivan los organoides puede afectar su fenotipo, transcriptoma y respuesta al fármaco, lo que significa que podrían recomendarse diferentes tratamientos contra el cáncer dependiendo del tipo de medio de cultivo en el que se cultivó el organoide. su equipo se propuso evaluar si las diferencias en las matrices extracelulares podrían tener un efecto similar.

"Siempre que se desarrolla un nuevo ensayo clínico, es necesario saber qué tan sólido es ese ensayo", dice Engle. "Tiene que dar el mismo resultado ya sea que realice la prueba en un laboratorio de California, Canadá o Nueva York".

El primer autor, Jan C. Lumibao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Engle en el momento del estudio, probó las tres marcas más comunes de matriz extracelular: Matrigel, Cultrex y UltiMatrix. Utilizando una variedad de métodos de investigación, evaluó si estos diferentes productos tenían un efecto sobre la tasa de crecimiento de los organoides, la expresión genética y la respuesta a los medicamentos.

Los hallazgos mostraron que el uso de diferentes matrices comerciales no produjo cambios significativos en los patrones de expresión genética de los organoides o en las respuestas a los medicamentos, pero sí tuvo algún efecto en la tasa de crecimiento de los tejidos.

"Estas matrices son biológicamente activas, lo que significa que contienen proteínas reales y moléculas de señalización que podrían interactuar con el organoide, por lo que el hecho de que no vimos diferencias significativas en la expresión genética o la respuesta al fármaco con las diferentes marcas de matriz fue agradable". sorprendente y un gran alivio”, afirma Lumibao.

Los investigadores probaron seis medicamentos diferentes contra el cáncer de páncreas (Gemcitabina, Abraxane, Oxaliplatino, Irinotecán, Fluorouracilo y Trametinib) y confirmaron que el uso de cualquiera de las tres matrices comerciales no habría cambiado la situación clínica de ningún paciente.

Sin embargo, una característica de los organoides estuvo influenciada por la marca de la matriz. Los organoides del tumor pancreático crecieron mucho más rápido en Matrigel en comparación con los otros dos tipos, lo cual es bueno. Cuanto más rápido crezca el organoide, antes los médicos obtendrán los resultados experimentales y antes el paciente podrá comenzar el tratamiento.

"En el cáncer de páncreas, el momento oportuno lo es todo", dice Engle. “Cuando te das cuenta de que un medicamento no está funcionando en el paciente, a menudo es demasiado tarde para cambiar su plan de tratamiento. Queremos solucionar esto lo antes posible, incluso antes de que comience el tratamiento”.

Engle dice que Cultrex y UltiMatrix se pueden usar en modelos organoides y es poco probable que cambien los resultados experimentales, pero los experimentos probablemente tardarán entre un 20% y un 40% más.

Entonces, ¿por qué diferentes medios de cultivo tuvieron tal efecto sobre los organoides, pero diferentes tipos de matriz extracelular no? Los investigadores señalan que los medios de cultivo de cada laboratorio pueden incluir su propia receta de factores de crecimiento, mientras que las matrices extracelulares tienden a tener la misma variedad de factores de crecimiento, pero en concentraciones variables. Estas variaciones pueden ser lo suficientemente sutiles como para no tener un efecto dramático en los organoides.

"Nuestros hallazgos brindan una mayor confianza en que los organoides derivados de pacientes son una plataforma precisa y sólida para evaluar la respuesta del paciente a los medicamentos e informar las decisiones clínicas", dice Engle. "Nuestros equipos en Salk continúan optimizando la tecnología de organoides y confirmando su utilidad en entornos clínicos, y estamos entusiasmados de ver este impacto en los resultados de los pacientes en el futuro".

Otros autores incluyen a Shira R. Okhovat, Kristina L. Peck, Xiaoxue Lin, Kathryn Lande y Shira Yomtoubian de Salk, e Isabella Ng, Hervé Tiriac, Andrew M. Lowy y Jingjing Zou de UC San Diego.

El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (R00CA024725, P30DK120515, T32CA009370, NIH-NCI CCSG: P30014195, NIH-NCI CCSG: P30014195, NIH-NCI CCSG: P30CA23100), la Red de Acción contra el Cáncer de Páncreas (19-20-ENGL) ), Asociación Estadounidense para la Investigación del Cáncer, Fundación Lustgarten (21-20-67-ENGL), Programa de Investigación de Enfermedades Relacionadas con el Tabaco de la Universidad de California (T31KT1898), Padres Pedal the Cause/C3 (#PTC2020), Fundación Rose Hills , Mission Cure Capital LLC, Mark Foundation for Cancer Research, Emerald Foundation Inc., Chapman Foundation y Helmsley Charitable Trust.

DOI: 10.1172 / jci.insight.172419