Un model inovator de țesut uman pentru studierea infiltrării tumorilor cerebrale agresive
Glioblastomul este un tip agresiv de tumoră cerebrală care se infiltrează adânc în țesutul cerebral înconjurător.
Chiar și după intervenția chirurgicală, celulele tumorale rămân în creier, iar tumora recidivează. O echipă de cercetători de la Spitalul Universitar Bonn (UKB) și Universitatea din Bonn a dezvoltat Core2Edge, un model bazat exclusiv pe țesut uman, care capturează aceste zone de infiltrare greu accesibile din marginea tumorii. Acest model permite investigarea frontului invaziv și evaluarea directă a noilor candidați pentru medicamente în țesut uman – fără a necesita teste pe animale. Studiul realizat de Grupul de Cercetare Translațională în Tumori Cerebrale a fost publicat în Nature Protocols.
Glioblastomul este o tumoră malignă cerebrală și una dintre cele mai agresive forme de cancer la oameni. În ciuda terapiei multimodale, care include intervenții chirurgicale, radioterapie și chimioterapie, nu există încă un tratament curativ. Un motiv major pentru acest lucru este comportamentul invaziv al tumorii: celulele glioblastomului migrează mult dincolo de tumora vizibilă în țesutul sănătos al creierului. Aceste celule infiltrative nu pot fi complet îndepărtate și provoacă recidiva tumorii – adesea în doar câteva luni.
„Pentru a înțelege de ce glioblastomul continuă să revină, trebuie să examinăm îndeaproape celulele tumorale care rămân ascunse în creier după intervenție”, a spus Priv.-Doz. Dr. Matthias Schneider, Director Adjunct al Departamentului de Neurochirurgie la UKB și conducător al Grupului de Cercetare Translațională în Tumori Cerebrale. Core2Edge ne permite să studiem aceste celule tumorale infiltrative într-un model bazat exclusiv pe țesut uman, care reflectă îndeaproape ceea ce vedem la pacienți.
Modelul Core2Edge combină organoizi de glioblastom cu culturi de țesut cerebral uman în secțiuni. Echipa de cercetare de la Departamentele de Neurochirurgie și Neuro-Oncologie de la UKB îmbină organoizi de glioblastom – țesuturi tumorale miniaturizate cultivate din material proaspăt resectat de la pacienți – cu culturi de secțiuni de țesut cerebral uman. Secțiunile sunt preparate din țesut cerebral care este îndepărtat în mod obișnuit în timpul intervențiilor neurochirurgicale pentru a accesa regiunile țintă mai profunde și care, altfel, ar fi fost aruncate. Pentru Core2Edge, organoizii sunt implantați în secțiunile cerebrale și co-cultivați cu țesutul înconjurător.
Aceasta permite urmărirea răspândirii tumorii în țesutul cerebral uman de la nucleul tumorii până la celulele tumorale infiltrative individuale, așa cum se găsesc în regiunile cerebrale îndepărtate de masa solidă a tumorii. Pentru a vizualiza acest proces, echipa folosește microscopie de fluorescență cu iluminare în plan. După fixare, țesutul este mai întâi extins uniform pentru a îmbunătăți penetrarea luminii și a spori vizibilitatea structurilor fine. Apoi, eșantionul este scanat strat cu strat, creând imagini tridimensionale ale întregului volum cerebral infiltrat de tumoră – până la rezoluția celulelor individuale.
„Aceasta ne permite nu doar să cuantificăm răspândirea celulelor tumorale în trei dimensiuni, ci și să urmărim morfologia până la celulele infiltrative individuale”, explică Ahmad Melhem, primul autor al studiului, care a co-dezvoltat modelul Core2Edge în cadrul cercetării sale doctorale. „Această abordare oferă o imagine detaliată a primelor etape ale invaziei și a organizării spațiale a celulelor tumorale care se infiltrează în creierul uman.”
Pe lângă microscopie de înaltă rezoluție, echipa a aplicat și transcriptomica spațială. Această tehnologie dezvăluie care gene sunt active în celulele tumorale individuale și unde exact aceste celule sunt localizate în țesut. Acest lucru este deosebit de important în cazul glioblastomului, deoarece celulele glioblastomului diferă semnificativ în stările lor de activitate genetică chiar și în cadrul unei singure tumori. Această așa-numită heterogenitate intratumorală este considerată un factor cheie în rezistența la terapie: populațiile de celule individuale supraviețuiesc mai eficient radiației și chimioterapiei și duc la o nouă creștere a tumorii. „Am putut demonstra că Core2Edge reconstituie heterogenitatea intratumorală. Aceasta oferă dovezi suplimentare că modelul reflectă îndeaproape situația din rândul pacienților”, afirmă Dr. Anna-Laura Potthoff, neurochirurg și clinician scientist la Grupul de Cercetare Translațională în Tumori Cerebrale. Core2Edge, așadar, pune bazele pentru cercetări viitoare asupra programelor celulare active în zonele de infiltrare și asupra posibilelor ținte terapeutice care ar putea apărea pentru a întârzia sau preveni recidiva tumorii.
Pe lângă contribuția sa la cercetarea glioblastomului, modelul reduce dependența de experimentele pe animale. „Deoarece aspectele cheie ale biologiei glioblastomului – în special infiltrarea și heterogenitatea intratumorală – pot fi studiate direct în țesut uman, Core2Edge oferă o alternativă științifică și etică convingătoare la modelele animale”, afirmă Schneider.
