Multiplex-Lebendzell-Bildgebung für das Ansprechen auf Medikamente in patientenabgeleiteten Organoidmodellen von Krebs
5. Januar 2024
Patient-Derived Tumor Organoids sind ein ausgeklügeltes Modellsystem für die Grundlagen- und translationale Forschung. Dieser Methodenartikel beschreibt die Verwendung von Multiplex-Fluoreszenz-Lebendzell-Imaging zur gleichzeitigen kinetischen Beurteilung verschiedener Organoid-Phänotypen.
Wir wenden von Patienten abgeleitete Organoidmodelle an, die aus tatsächlichen Tumorproben von Patienten erstellt werden, um zu untersuchen, wie die Tumore auf Medikamente ansprechen. Wir können auch die molekularen Eigenschaften definieren, die mit der Reaktion korrelieren. Diese Ergebnisse werden dann verwendet, um die besten neuen Therapien zu priorisieren, um in Zukunft in den klinischen Studien voranzukommen.
Eine der größten Herausforderungen bei der Verwendung von patientenabgeleiteten Organoidmodellen besteht darin, dass sie eine endliche Ressource sind. Darüber hinaus gibt es nur sehr wenige Standardkits zur Bewertung des Ansprechens von Medikamenten in Organoidmodellen, die die Probe in einem Format aufbewahren, das andere nachgelagerte Analysen ermöglicht, wie z. B. transkriptomische Profilerstellung. Wir entwickelten einen Multiplex-Ansatz zur kinetischen Überwachung des therapeutischen Ansprechens in Organoidmodellen.
Wir verwenden Fluoreszenzfarbstoffe, die für verschiedene zelluläre Prozesse spezifisch sind, was einen Einblick in den Mechanismus der Wirkstoffaktivität in jedem Organoidmodell gibt. In einem einzigen Experiment sammeln wir sowohl funktionelle als auch zeitliche Verlaufsdaten und die Proben stehen für andere Assays zur Verfügung. Diese Methode kann angewendet werden, um das Ansprechen auf eine breite Palette von therapeutischen Modalitäten zu bewerten, die über niedermolekulare Inhibitoren hinausgehen, einschließlich der Strahlenempfindlichkeit.
Wir sind auch weiterhin innovativ, indem wir Werkzeuge für andere zelluläre Phänotypen entwickeln, die kinetisch gemessen werden können, wie z. B. Seneszenz.
Übersicht
In diesem Artikel wird die Verwendung von patientenabgeleiteten Tumororganoiden als Modellsystem zur Beurteilung der Arzneimittelwirkung erörtert. Es wird ein multiplexes, fluoreszenzbasiertes Verfahren zur Live-Cell-Abbildung zur Evaluierung von Organoid-Phänotypen hervorgehoben.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Onkologie
- Translationale Forschung
Hintergrund
- Organoiden, die von Patienten stammen, werden aus tatsächlichen Tumorgewebeproben von Patienten erzeugt.
- Sie dienen der Untersuchung der Tumorreaktionen auf verschiedene Therapien.
- Zu den Herausforderungen gehören begrenzte Ressourcen und die Notwendigkeit kompatibler Testsysteme zur Beurteilung der Arzneimittelwirkung.
- Downstream-Analysen wie die Transkriptom-Profilierung sind für eine umfassende Forschung unerlässlich.
Zweck der Studie
- Untersuchung, wie Tumore auf Medikamente in Organoid-Modellen reagieren.
- Definition molekularer Merkmale, die mit therapeutischen Reaktionen korrelieren.
- Priorisierung neuer Therapien für klinische Studien basierend auf den Reaktionen von Organoiden.
Verwendete Methoden
- Multiplex-Fluoreszenz-Lebendzellbildgebung.
- Genetische Überwachung therapeutischer Reaktionen in Organoidmodellen.
- Gleichzeitige Beurteilung unterschiedlicher Organoid-Phänotypen.
- Integration von Arzneimittelwirkungsdaten mit molekularer Profilierung.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Anwendung der multiplexierten Bildgebung zur Beurteilung der Organoid-Antworten.
- Identifizierung molekularer Merkmale, die mit der Wirksamkeit von Arzneimitteln verknüpft sind.
- Entwicklung eines Rahmens zur Priorisierung von Therapien für klinische Studien.
- Aufzeigen des Potenzials von Organoid-Modellen in der translationsmedizinischen Forschung.
Schlussfolgerungen
- Patientenabgeleitete Organoide sind wertvoll für das Verständnis von Arzneimittelwirkungen.
- Der multiplexbasierte Ansatz verbessert die Beurteilung von Organoid-Phänotypen.
- Die Ergebnisse können zukünftige klinische Studiendesigns und therapeutische Strategien beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Mehrfach Live-Cell-Bildgebung in aus Patientenmaterial gewonnenen Organoide (PDO)-Krebsmodellen ermöglicht eine inhaltsreiche, quantitative Beurteilung von Arzneimittelwirkungen in Systemen, die menschlichen Erkrankungen eng nachempfunden sind. Dieser Ansatz schließt die Übersetzungs-Lücke zwischen traditionellen Zelllinien und klinischen Ergebnissen, indem er mechanistische und phänotypische Daten aus begrenztem Patientenmaterial bereitstellt. Die Integration kinetischer Bildgebung mit mehrfachen Nachweismethoden erhöht die Vorhersagesicherheit und unterstützt die Portfolio-Priorisierung an entscheidenden Punkten in der Entdeckungs- und präklinischen Phase.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in krankheitsrelevanten, patientenabgeleiteten Systemen.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch Quantifizierung von Zellgesundheit und Apoptose als Reaktion auf kandidatenbasierte Wirkstoffe.
- Erleichtert die funktionelle Zielstrukturvalidierung mittels multiplexer phänotypischer Ausgangsparameter.
- Liefert Daten zur Priorisierung von Zielstrukturen und Verbindungen für die weitere Entwicklung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert standardisierte, reproduzierbare Workflows für Hochdurchsatz-Drug-Screenings in 3D-Organoidmodellen.
- Erzeugt quantitative, multiplexierte Ergebnisse wie die Anzahl der PDOs, Fläche und Fluoreszenzintensität.
- Ermöglicht die kinetische Überwachung von Arzneimittelwirkungen und unterstützt die Entwicklung und Optimierung robuster Assays.
- Bereitet validierte Systeme für nachgeschaltete molekulare und phänotypische Analysen vor.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht durch die Verwendung von PDOs als translationsorientierte Modelle eine Abstimmung der präklinischen Testung auf die Biologie menschlicher Erkrankungen.
- Unterstützt die Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung, indem eine multiparametrische Profilierung der Arzneimittelwirkung ermöglicht wird.
- Liefert mechanistische Erkenntnisse, die risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung informieren.
- Kann auf zusätzliche phänotypische Endpunkte ausgeweitet werden, wodurch die translative Relevanz steigt.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese multiplexfähige Bildgebungsplattform integriert die frühe Entdeckung bis hin zur Identifizierung von Wirkstoffkandidaten und deren präklinischen Validierung und nutzt dabei PDOs, um translationsmäßige Kontinuität sicherzustellen.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen in für Patienten relevanten Modellen.
- Screening: Liefert assaysbereite, reproduzierbare und quantitative Ergebnisse zur Bewertung von Verbindungen.
- Analytik: Bietet messreiche Messungen und statistische Ausgaben für vergleichende Analysen.
- Translationale Forschung: Verbindet Entdeckungs- und präklinische Phasen mit krankheitsrelevanten Daten.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine skalierbare, wiederverwendbare Plattform für vielfältige therapeutische Modalitäten und Phänotypen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Bewertung der Arzneimittelwirkung.
- Operativer Wert: Standardisiert und automatisiert Bildgebung und Analyse, um Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.
- Strategischer Wert: Ermöglicht fundierte Entscheidungen über Fortführung oder Einstellung von Projekten sowie eine kapitaleffiziente Portfolioverwaltung.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Kandidaten mit translationalen Belegen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der 3D-Zellkultur, der Live-Zell-Bildgebung und der Bildanalyse.
- Benötigt Zugang zu automatisierten Bildgebungssystemen und kompatibler Analyse-Software.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Arbeitsgruppen hinweg bei der Assay-Planung und Datenauswertung.
- Muss Protokolle an verschiedene PDO-Quellen und phänotypische Endpunkte anpassen.
- Kann durch Probeneinschränkungen und Reagenzienverträglichkeit die Durchsatzkapazität und nachgeschaltete Analysen beeinträchtigt werden.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:24
Plating Intact Patient‐Derived Organoids and Setting Up Imaging Parameters for Multiplexed Live‐Cell Imaging
6:34
Image Analysis in Gen5 Software to Analyze Drug Response in Patient‐Derived Organoids Using Multiplexed Live‐Cell Imaging
