Modelele de tumori derivate din pacienți contribuie la avansarea cercetării în oncologia de precizie
Un proiect de cercetare finanțat de Institutele Naționale de Sănătate (NIH), în colaborare cu cercetători din întreaga țară și din lume, a generat una dintre cele mai extinse și diverse colecții de modele de tumori derivate din pacienți.
Țesutul tumoral provenit de la sute de pacienți cu cancer a contribuit la crearea acestui compendiu de modele tumorale, care va îmbunătăți studiul biologiei tumorale și va fi un ajutor în accelerarea dezvoltării terapiilor pentru cancer, orientând totodată direcțiile viitoare de cercetare.
Inițiativa Modelelor Umane de Cancer (HCMI), o inițiativă de zece ani, reprezintă acum o resursă accesibilă internațional, incluzând 665 de modele de laborator de nouă generație, care reprezintă 25 de tipuri de cancer de la 2.780 de donatori. HCMI a dezvoltat modele pentru toate subtipurile comune de cancer, incluzând cele mai predominante variații genetice din fiecare subtip.
„Prin corelarea modelelor derivate din pacienți cu date moleculare și clinice detaliate, HCMI a stabilit un cadru pentru avansarea atât a înțelegerii cancerului, cât și a rezultatelor pentru pacienți”, a declarat Anthony Letai, M.D., Ph.D., director al Institutului Național de Cancer (NCI). „HCMI va distribui aceste modele cercetătorilor în domeniul oncologiei pentru a acumula cunoștințe profunde despre cancer.”
Modelele de cancer derivate din pacienți sunt instrumente fundamentale pentru a înțelege cum se dezvoltă tumorile și cum răspund la tratament. Totuși, colecțiile existente au surprins doar o parte limitată din diversitatea biologică observată în cancerul uman. HCMI a abordat această lacună, generând un mare depozit bine caracterizat de modele care se potrivesc îndeaproape cu tumorile parentale, împărtășind atât variațiile genetice, cât și semnăturile de expresie genetică care definesc procesele maligne în cancerul fiecărui pacient.
„Aceste modele validate reprezintă un pas mai aproape de a oferi baza experimentală necesară pentru a înțelege mai bine complexitățile biologiei cancerului”, a afirmat Dan Gallahan, Ph.D., director al Diviziei de Biologie a Cancerului din cadrul NCI.
Modelele de cercetare cultivate în laborator includ organoizi cu o compoziție celulară similară cu organele naturale, cum ar fi clusterele de celule neurosferice din cancerele de creier, care au caracteristici ale celulelor stem neuronale. Fiecare model permite studii care explorează evoluția și diversitatea tumorilor, precum și studii legate de caracteristicile genetice ale modelelor de cancer în raport cu sensibilitatea la medicamente.
„Resursa HCMI oferă cercetătorilor acces fără precedent la modele care reflectă îndeaproape complexitatea tumorilor umane”, a spus Louis M. Staudt, M.D., Ph.D., șef al Ramurii de Malignități Limfoide, Centrul pentru Cercetarea Cancerului din cadrul NCI. „Acest instrument valoros pune baza pentru studiile preclinice pe care sperăm să le avansăm în oncologia de precizie.”
O întrebare fundamentală în domeniul modelării cancerului este aceea dacă modelele cultivate în laborator păstrează caracteristicile biologice cheie ale tumorilor din care provin. Oamenii de știință implicați în HCMI au analizat 421 de seturi de tumori asociate cu modelele lor. Aceștia au descoperit că tumorile și modelele au păstrat caracteristici moleculare chiar și după o creștere extinsă în condiții de laborator. Analiza a descoperit 97,8% concordanță în variațiile genetice, 95% concordanță în caracteristicile epigenetice care reglează activitatea genomică și 92% similitudine în modelele de exprimare RNA care reflectă originea celulară a fiecărei tumori și comportamentul său malign.
Caracteristicile genomice ale modelelor le fac utile pentru studiul rezistenței terapeutice, care apare atunci când un cancer nu răspunde la tratamentul inițial sau când un tratament își pierde efectul dorit în timp, provocând recidiva cancerului. În modelele de glioblastom, de exemplu, cercetătorii au detectat diverse caracteristici genetice asociate cu rezistența la medicamentul de chimioterapie temozolomidă, inclusiv anomalii genetice ereditare, amplificări dobândite ale oncogenelor și semnături de mutație ale expunerii anterioare la temozolomidă.
„Condițiile de cultură pentru creșterea organoizilor nu au distorsionat structura lor genetică sau fenotipurile biologice, cum ar fi starea lor de diferențiere și rata de proliferare”, a afirmat Staudt. „Speranța și așteptarea sunt că similitudinea strânsă între tumora unui pacient și modelul de organoid derivat înseamnă că cercetătorii le pot folosi pentru a descoperi vulnerabilități care pot fi exploatate terapeutic.”
Compendiul de tumori HCMI include 522 de modele cu date clinice detaliate, 153 de modele de cancere rare și 71 de modele de la indivizi cu strămoși non-europeni. Toate acestea sunt disponibile pe scară largă comunității științifice în parteneriat cu American Type Culture Collection (ATCC), împreună cu informații asociate genomice, transcriptomice, epigenomice și clinice. Modelele disponibile pot fi căutate și filtrate în funcție de tipul de cancer, istoricul terapeutic, informațiile demografice și altele prin Catalogul Căutabil HCMI.
Acest proiect a fost susținut parțial de Inițiativa Modelelor Umane de Cancer (HCMI) și de multiple granturi de la NIH/NCI.
