نماذج زراعة الخلايا التقليدية 2-D هي أدوات أساسية في أبحاث السرطان لدراسة تطور السرطان والعلاج1. لا تسمح هذه النماذج فقط للظروف التجريبية الخاضعة للرقابة بالتحقيق في الآليات الجزيئية والخلوية الكامنة وراء تطور السرطان وتطوره ، ولكنها توفر أيضا نتائج تجريبية فعالة من حيث التكلفة وسريعة نسبيا. ومع ذلك ، فإن استخدامها مقيد بسبب التنوع الخلوي المحدود في البيئة المكروية للورم (TME) ، والتي لا يمكن تلخيصها في الطبيعة المستوية لنماذج الثقافةالأحادية 2. بالإضافة إلى ذلك ، توفر نماذج زراعة الخلايا بيئة مفرطة في التبسيط مقارنة بجسم الإنسان3. وبالتالي ، لفهم تطور السرطان بشكل أفضل وتطوير علاجات فعالة ، تحول الباحثون إلى نماذج مبتكرة تهدف إلى تلخيص TME في الطبيعة عن كثب. وبالتالي ، فإن الحفاظ على الإخلاص للأورام الأصلية أمر بالغ الأهمية في هذه النماذج. نظرا للطبيعة المعقدة للسرطان ، فإن أي انحراف كبير عن الورم الأصلي يمكن أن يؤدي إلى متغيرات غير متوقعة قد تربك استنتاجات ذات مغزى حول سلوك الورم.
في حين أن الطعوم الخارجية المشتقة من المريض (PDX) قد ظهرت كنظام نموذجي يسمح بمراقبة تطور الورم في الجسم الحي ، فإن بعض القيود تتساءل عن مدى جودة الورم المتطور في تلخيص بيولوجيا السرطان البشري4. على سبيل المثال ، يحتوي سرطان الجلد TME على خلايا مناعية متسللة للورم وخلايا لحمية. عند تمريرها كطعم أجنبي ، ستفقد الخلايا غير السرطانية من المريض تدريجيا ، والتي يمكنها اختيار التكيفات التي تختلف عن تلك الموجودة في أورام المريض. في حين يمكن تخفيف هذه القيود عن طريق إجراء مقاطع محدودة من PDX في الجسم الحي ، فإن الاختلافات بين الأنواع لا تزال تشكل خطر حدوث تغيرات جينية في PDX تنحرف عن تلك الموجودة في الورم الأصلي5. علاوة على ذلك ، يتم إنشاء نماذج PDX عادة في الفئران التي تعاني من نقص المناعة لمنع رفض الأنسجة البشرية. هذا يحد من القدرة على دراسة دور الجهاز المناعي المضيف في السرطان ، وخاصة في دراسات العلاج المناعي6. لقد قمنا نحن وآخرون بنقش PDXs في الفئران "المتوافقة مع البشر" 7,8. ومع ذلك ، فإن إنشاء نماذج PDX في الفئران المتوافقة مع البشر يستغرق وقتا طويلا ومكلفا. قد يستغرق الأمر عدة أشهر إلى سنوات لتطوير نموذج PDX واحد من عينة ورم المريض ، مما يحد من سرعة وحجم البحث. على الرغم من هذه القيود ، فقد ثبت أن نماذج PDX تمثل بدقة بيولوجيا TME ، وبالتالي تم استخدامها على نطاق واسع لتطوير علاجات السرطان والطب الشخصي والعلاج المناعي ، من بين أمور أخرى9.
تقنية الثقافة ثلاثية الأبعاد البديلة التي ظهرت هي العضو المشتق من المريض (PDO) ، حيث يتم زراعة ورم مريض تم استئصاله حديثا لإنشاء نماذج تحافظ على عدم التجانس الظاهري ، والهندسة المعمارية النسيجية ، والاتصالات بين الخلايا10. وقد أثبتت قدرتها على التشابه الوثيق مع الأورام المحلية سابقا حيث نجحت الكائنات العضوية المستزرعة من سرطان المثانة غير الغازية للعضلات (NMIBC) وسرطان المثانة الغازية للعضلات (MIBC) في تلخيص الجوانب الرئيسية لأورام الوالدين11. نظرا لإمكاناتها ومزاياها مقارنة بالموديلات الأخرى ، تقدم PDOs مجموعة متنوعة من التطبيقات المصممة خصيصا والتي تفتقر إليها النماذج الأخرى ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر دراسة وتطوير مثبطات نقاط التفتيش المناعية جنبا إلى جنب مع العلاجات الخلوية والمستهدفة. على سبيل المثال ، استخدمنا سابقا المواد العضوية المشتقة من سرطان الجلد (MPDOs) لدراسة قدرة الخلايا الليمفاوية المتسللة للورم (TILs) على التوسع بواسطة IL-2 والأجسام المضادة ل PD1 (αPD-1). أظهرت النتائج أن TILs التي تم توسيعها بواسطة IL-2 و αPD-1 لم يكن لها عدد أكبر فحسب ، بل يمكنها أيضا التسلل بنجاح إلى MPDOs وقتل خلايا سرطان الجلد بكفاءة أعلى من TILs الموسعة باستخدام طرق أخرى12. أظهرت مجموعات أخرى نتائج مماثلة حيث يؤدي استخدام مضاد PD-1 و / أو مضاد PD-L1 إلى بقاء TILs وظيفية في PDOs ، مما يؤدي لاحقا إلى قتلالورم 13. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمت مجموعتنا أيضا MPDOs لتقييم تسلل الخلايا التائية وقدرتهاعلى القتل 14. تمتد قابلية تطبيق PDOs إلى مجموعة واسعة من المجالات ، بما في ذلك توسيع TIL ، ودراسات السمية الخلوية ، وفحص الجزيئات الصغيرة. كل هذه التطبيقات تسلط الضوء على الإمكانات وسهولة الاستخدام التي يمنحها هذا النموذج. على هذا النحو ، نصف البروتوكول التفصيلي لثقافة MPDOs.