El cáncer colorrectal (CCR) sigue siendo una de las principales causas de mortalidad relacionada con el cáncer en todo el mundo, a pesar de los avances en la detección temprana y las terapias multimodales1. Un desafío importante para mejorar los resultados en los pacientes es la falta de modelos preclínicos que reproduzcan con precisión la arquitectura compleja, la heterogeneidad intratumoral, las interacciones entre el tumor y el sistema inmunitario, y las respuestas terapéuticas observadas en el CCR humano2,3,4,5,6. Los modelos convencionales, incluidos los modelos de ratón genéticamente modificados (GEMM) y los xenoinjertos derivados de pacientes (PDX), han avanzado significativamente en la investigación del CCR, pero presentan limitaciones notables. Los GEMM a menudo no logran captar la diversidad de los tumores humanos y se desarrollan en microentornos murinos que difieren sustancialmente de la fisiología humana. De manera similar, los modelos PDX conservan aspectos de la heterogeneidad tumoral, pero son costosos, requieren mucho tiempo, dependen de ratones inmunodeficientes y tienen limitaciones para estudiar respuestas inmunitarias humanas específicas debido a diferencias propias de cada especie7,8. Además, las restricciones cada vez mayores sobre el uso de animales pequeños enfatizan la necesidad de alternativas más relevantes para el ser humano y éticamente sostenibles.
En los últimos años, los organoides derivados de pacientes (PDOs) han surgido como una plataforma transformadora para la investigación traslacional del cáncer. Los organoides de CCR generados a partir de especímenes quirúrgicos o biopsias frescas conservan las características histológicas, genéticas y fenotípicas de los tumores primarios, incluyendo la diversidad clonal y los estados celulares responsivos a la terapia. Estas propiedades convierten a los PDOs en herramientas valiosas para la modelización de enfermedades, genómica funcional, descubrimiento de biomarcadores y medicina personalizada7,8,9,10,11. Es importante destacar que la incorporación de componentes inmunitarios humanos en los sistemas de organoides ha ampliado aún más su utilidad. El cultivo conjunto de organoides de CCR con células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) o subpoblaciones inmunitarias modificadas permite investigar las interacciones tumor-inmunitarias, los mecanismos de evasión inmunitaria, la presentación de antígenos y las respuestas a inmunoterapias en un sistema fisiológicamente relevante12. Dichos modelos permiten evaluar inhibidores de puntos de control inmunitario, terapias con CAR-T/TCR y anticuerpos biespecíficos, a la vez que proporcionan información sobre biomarcadores predictivos y mecanismos de resistencia.
Más allá de la inmunoterapia, los organoides de CCR se han vuelto cada vez más importantes para la selección de fármacos y aplicaciones en oncología de precisión. Las culturas derivadas de pacientes pueden probarse frente a agentes quimioterapéuticos y terapias dirigidas para predecir las respuestas individuales al tratamiento, y varios estudios han demostrado correlaciones entre las respuestas de los organoides y los resultados clínicos. Por lo tanto, estos sistemas ofrecen una alternativa escalable y centrada en el paciente frente a los enfoques convencionales basados en animales10,13,14,15,16,17,18.
Aquí se presenta un protocolo manejable y escalable para establecer organoides de CCR derivados de pacientes e integrarlos con sistemas de co-cultivo inmune para investigación traslacional y preclínica. Los tejidos tumorales se disocian enzimáticamente y se incluyen en una matriz extracelular tridimensional bajo condiciones de crecimiento optimizadas que preservan la heterogeneidad tumoral y la diferenciación de linajes. Los organoides establecidos pueden ampliarse, criopreservarse, manipularse genéticamente y utilizarse en aplicaciones posteriores, incluyendo la caracterización molecular, estudios de perturbación farmacológica y el perfilado inmune. Además, el co-cultivo con PBMC permite evaluar la citotoxicidad mediada por el sistema inmune, la sensibilidad al bloqueo de puntos de control inmunitario y la activación inmune específica contra el tumor.
Asimismo, describimos protocolos para el procesamiento de tejidos, evaluación de la calidad de organoides, análisis citométrico de flujo, obtención de imágenes de inmunofluorescencia y monitoreo inmunológico basado en ELISpot. En conjunto, estos sistemas basados en organoides ofrecen una plataforma éticamente sostenible y clínicamente relevante para estudiar la biología del CCR, la resistencia terapéutica, la heterogeneidad tumoral y las respuestas a la inmunoterapia. Los avances continuos en la ingeniería de organoides y la integración del microentorno siguen posicionando a estos modelos como un pilar fundamental de la investigación futura del CCR y de la oncología de precisión.