Organoidi kao modeli za tumorogenezu
Da li ste se nekada zapitali zašto je tako izazovno boriti se protiv određenih tumora? Da li je moguće pronaći specijalan tretman za eleminisanje tumorskih ćelija, koji je prilagođen pacijentu? Iako postoje mnoga istraživanja na tu temu, ovaj tekst će se baviti primenom laboratorijski napravljenih organa, organoida, u svrhe proučavanja razvića tumora i stvaranja personalizovanih tretmana i lekova.
U prethodnom tekstu o samim organoidima, koji možete pronaći na našem Blogu, bilo je više reči o njihovom poreklu, odnosno načinu dobijanja u laboratoriji. Organoidi dobijeni od adultnih stem ćelija pacijenta (zdravog ili tumorskog tkiva) imaju potencijal genetičke modifikacije, što pruža mogućnost modelovanja bolesti, ili drugim rečima abnormalnosti tkiva i ispitivanje efikasnosti personalizovanih terapija.
Uobičajeno da se koriste 2D kulture ćelija u ove svrhe. Međutim, te ćelije su podložne spontanim genetičkim promenama nakon izolacije iz tkiva pacijenta, pa ne pružaju pravu sliku o heterogenoj prirodi kancera. Takođe, postoji i metoda transplatacije tumorskih ćelija (u daljem tekstu TĆ) u laboratorijske miševe oslabljenog imunskog sistema, nakon čega se prati razvoj tumora i ispituju potencijalni lekovi. Ovakav model može samo donekle da pruži uvid u osobine i karakteristike tumorskog tkiva čoveka. Iz tog razloga, veliki napori se uspostavljaju za formiranje organoida u biobankama od tumorkog tkiva pacijenata.
Velika prednost organoida je ta što se oni mogu dobiti kako iz tumorskog, tako i iz zdravog tkiva pacijenta, pri čemu je pokazano da tumorski organoidi ne rastu brže u kulturi od zdravih organoida. Razlog za to je veća stopa smrtnosti TĆ i nepravilne mitotičke deobe. Dakle, moguće je raditi skrining za lekove koji bi eliminisali TĆ tako da zdrave ćelije ostanu neugrožene. Mnogi lekovi u kliničkim ispitivanjima nemaju uspešnost usled oštećenja jetre koja izazivaju, što se naziva hepatotoksičnost. Međutim, naučnici su uspeli da formiraju organoid jetre i time obezbedili model za prekliničko testiranje hepatotoksičnosti ispitivanih lekova.
Imunoterapija
Veoma često se dešava da TĆ postanu rezistentne na terapijski lek za određeni tumor. Kako bi se to prevazišlo, naučnici pokušavaju da iskoriste imunske ćelije samog pacijenta koje uništavaju tumorske. Da bi ova terapija bila uspešna, TĆ moraju proizvoditi određene antigene (tzv. neoantigene) koji podležu prepoznavanju od strane ćelija imunskog sistema. Nekada to nije slučaj, pa je i terapija neefikasna. Iz tog razloga, u in vitro kulturi gaje se imunske ćelije (tzv. citotoksične T ćelije, vrsta limfocita) prema tipu tumora, koje se mogu ubaciti u telo pacijenta i izvršiti imunski odgovor. Istraživanja su pokazala da je moguće izolovati „pomoćne T ćelije” iz krvi zdravih osoba i testirati njihovu citotoksičnost, odnosno sposobnost eliminisanja TĆ obolelog pacijenta. Tome u prilog ide i otkriće timusnih organoida, uz pomoć kojih bi se mogla imitirati in vivo sredina sticanja imunološke kompetentnosti T ćelija.
Heterogenost tumora
U TĆ se veoma često i brzo odigravaju nove mutacije tokom ćelijskih deoba. Usled toga, TĆ jednog tumora se razlikuju u delovima svojih genoma upravo zbog genetičkih promena (poznato i kao intratumorska heterogenost). Posledica tih promena je pomenuta rezistentnost (otpornost) malignih tumora na jednoagensne primenjene tretmane u ispitivanjima. Izvorna heterogenost tumora pacijenta se održava i u tek formiranim tumorskim organoidima u kulturi, ali tokom deoba dolazi i do njihove genetičke promene. Takođe, zapaženo je sledeće: prilikom primene već postojećih antitumorskih lekova na određene klonove tumora rezistentni sojevi ćelija unutar tumora su već postojali i pre primene tretmana. Navedeno ukazuje na jedan od uzroka teške izlečivosti i savladavanja mutacija TĆ.
a) rezistentni tipovi ćelija tumora pre tretmana, b) heterogenost tipova tumorskih ćelija
Izvor slike: https://www.nature.com/articles/nrclinonc.2017.166
Iako je potencijal primene tumorskih organoida u budućnosti izuzetan, postoje određene prepreke koje bi trebalo prevazići. Na primer, odsustvo vanćelijskog matriksa, krvnih sudova, imunskog sistema i interakcija među različitim tipovima tkiva još uvek predstavljaju veliki nedostatak. Dodatno, bez tkivne interakcije kakva postoji u organizmu, nemoguće je pratiti metastazu malignog tumora, usled čega se još uvek koriste animalni modeli ili, od nedavno i tehnologija gajenja tumorskih organoida na čipovima koji donekle imitiraju prirodnu sredinu živog organizma.
Izvor slike: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/lc/d0lc00921k
*Tumorski organoidi pomenuti u ovom tekstu su poreklom od epitelskog tumorskog tkiva. Još uvek nije poznato da li se ista procedura može primeniti i na tumorske organoide poreklom od neepitelskog tkiva.
Izvori:
