تنظیم دقیق تومورهای کوچک رشد یافته در آزمایشگاه سه بعدی برای کمک به پیش بینی نحوه پاسخ بیماران به درمان های سرطان

دانشمندان مرکز جامع سرطان UCLA Jonsson روش جدیدی برای چاپ زیستی ارگانوئیدهای تومور مینیاتوری ایجاد کرده اند که برای تقلید از عملکرد و معماری تومورهای واقعی طراحی شده اند. روند بهبودیافته به محققان اجازه می دهد تا از یک روش تصویربرداری پیشرفته برای مطالعه و تجزیه و تحلیل ارگانوئیدهای فردی با جزئیات زیاد استفاده کنند، که می تواند به محققان در شناسایی درمان های شخصی برای افراد مبتلا به سرطان های نادر یا سخت برای درمان کمک کند.

روش در مجله توضیح داده شده است ارتباطات طبیعت.

آلیس سوراگنی، Ph.D.، استادیار دپارتمان جراحی ارتوپدی در دانشکده پزشکی دیوید گفن در UCLA، گفت: “ارگانوئیدهای تومور به ابزارهای اساسی برای بررسی بیولوژی تومور و برجسته کردن حساسیت های دارویی بیماران فردی تبدیل شده اند.” مرکز جامع سرطان UCLA Jonsson. با این حال، ما هنوز به راه‌های بهتری برای پیش‌بینی ایجاد مقاومت در جمعیت کوچکی از سلول‌ها نیاز داریم، که ممکن است با استفاده از روش‌های غربالگری مرسوم آن را شناسایی نکنیم. ”

این تومورهای کوچک، که ارگانوئیدها نامیده می‌شوند، می‌توانند در آزمایشگاه با استفاده از خطوط سلولی یا سلول‌های خود بیمار رشد کنند تا زیست‌شناسی و بیماری‌های انسان را بهتر درک کنند. با بازآفرینی تومورهای بیمار، محققان می‌توانند داروهای مختلف را آزمایش کنند تا ببینند آیا تومور به درمان پاسخ می‌دهد یا خیر. این امر می‌تواند انتخاب بهترین روش درمانی را برای پزشکان آسان‌تر کند.

در حالی که این تومورهای کوچک به بهبود مدل‌سازی دارو کمک کرده‌اند و به ابزارهای ارزشمندی برای آزمایش اثربخشی و ایمنی داروهای بالقوه تبدیل می‌شوند، هنوز هم برای مدل‌های کنونی چالش برانگیز است که ناهمگونی تومور زمینه‌ای را که اغلب مقاومت مشاهده‌شده بالینی نسبت به درمان ایجاد می‌کند، به چالش بکشد. یکی از محدودیت‌های اصلی این رویکرد این است که روش‌های فعلی نمی‌توانند تغییرات یا تفاوت‌های موجود در نمونه‌های ارگانوئیدی را که ممکن است مسئول مقاومت در برابر درمان باشد که در محیط‌های بالینی مشاهده می‌شود، ثبت کنند.

برای غلبه بر این چالش‌ها، تیم محققان روشی را ایجاد کردند که از یک تکنیک چاپ زیستی برای چاپ سلول‌ها در لایه نازکی از پروتئین‌های خارج سلولی برای ایجاد تومورهای کوچک سه بعدی بدون تغییر بافت‌شناسی بافت و بیان ژن استفاده می‌کند. این تیم سلول‌های چاپ‌شده زیستی را با تداخل سنجی سلول زنده پرسرعت (HSLCI) ترکیب کردند، یک سیستم تصویربرداری که یک رویکرد غیر مخرب است که برای مشاهده و اندازه‌گیری وزن سلول‌های زنده در زمان واقعی استفاده می‌شود. سپس این روش‌ها با الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل و اندازه‌گیری ارگانوئیدها ترکیب می‌شوند.

دکتر مایکل تیتل، مدیر مرکز جامع سرطان UCLA Jonsson و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، گفت: با استفاده از این روش، ما قادر به اندازه گیری دقیق جرم هزاران ارگانوئید به طور همزمان هستیم. این اطلاعات به شناسایی ارگانوئیدهای حساس یا مقاوم به درمان های خاص کمک می کند، که می تواند برای انتخاب سریع موثرترین گزینه های درمانی برای بیماران استفاده شود.

با ترکیب روش جدید، محققان تأیید کردند که می‌توانند الگوهای رشد سلول‌های تومور چاپ‌شده زیستی را در طول زمان اندازه‌گیری کنند تا ببینند سلول‌ها چگونه به داروها یا درمان‌های مختلف پاسخ می‌دهند.

تیتل خاطرنشان کرد: «اندازه‌گیری‌ها به گونه‌ای انجام شد که به ارگانوئیدها آسیب نرساند یا از بین نرود، و امکان تجزیه و تحلیل غیرتهاجمی رشد و پاسخ دارویی آنها را فراهم کرد.

محققان توانستند اثر برخی داروها را بر روی سلول‌ها به محض شش ساعت پس از افزودن درمان‌ها شناسایی کنند. این تیم همچنین گروه‌های کوچکی از سلول‌ها را شناسایی کردند که به داروها پاسخ نمی‌دادند، حتی در نمونه‌های رده سلولی بسیار همگن که عمدتاً از سلول‌هایی که به درمان پاسخ می‌دادند، تشکیل می‌شدند.

سورگنی گفت: “این خط لوله جدید کیفیت و عمق اطلاعاتی را که می توانیم از غربالگری دارویی مدل های سه بعدی بیماری به دست آوریم، افزایش داده است.” ما اکنون از همین رویکرد برای ارگانوئیدهای ایجاد شده از سرطان‌های نادر و غیرقابل درمان استفاده می‌کنیم.»

محققان از رویکرد جدید برای کشف راه‌های درمانی جدید و مکانیسم‌های مقاومت استفاده خواهند کرد تا در نهایت استراتژی‌های درمانی شخصی‌سازی شده را توسعه دهند.

نویسندگان مشترک پیتون تبون، بوون وانگ و الکساندر مارکوویتز هستند که همگی از UCLA هستند. از دیگر نویسندگان UCLA می توان به اردلان داوری فر، براندون تسای، آلفردو گونزالس، سارا سارتینی، هوین نگوین، نسرین توانایی، تانگ نگوین و پل بوتروس اشاره کرد.