Imagerie multiplexe de cellules vivantes pour les réponses médicamenteuses dans des modèles organoïdes de cancer dérivés de patients
5 janvier 2024
Les organoïdes tumoraux dérivés de patients sont un système modèle sophistiqué pour la recherche fondamentale et translationnelle. Cet article sur les méthodes détaille l’utilisation de l’imagerie fluorescente multiplexée de cellules vivantes pour l’évaluation cinétique simultanée de différents phénotypes d’organoïdes.
Nous appliquons des modèles d’organoïdes dérivés de patients, qui sont créés à partir d’échantillons tumoraux réels de patients pour examiner comment les tumeurs réagissent aux médicaments. Nous pouvons également définir les caractéristiques moléculaires qui sont en corrélation avec la réponse. Ces résultats sont ensuite utilisés pour hiérarchiser les meilleures nouvelles thérapies à faire progresser dans les essais cliniques à l’avenir.
L’un des principaux défis de l’utilisation de modèles d’organoïdes dérivés de patients est qu’ils constituent une ressource limitée. De plus, il existe très peu de kits prêts à l’emploi pour évaluer la réponse aux médicaments dans des modèles organoïdes qui préservent l’échantillon dans un format permettant d’autres analyses en aval, telles que le profilage transcriptomique. Nous avons développé une approche multiplexée pour surveiller cinétiquement la réponse thérapeutique dans des modèles organoïdes.
Nous utilisons des colorants fluorescents spécifiques à différents processus cellulaires, ce qui donne un aperçu du mécanisme d’activité des médicaments dans chaque modèle d’organoïde. Dans une seule expérience, nous recueillons des données fonctionnelles et temporelles et les échantillons sont disponibles pour d’autres tests. Cette méthode peut être appliquée pour évaluer la réponse à un large éventail de modalités thérapeutiques au-delà des inhibiteurs de petites molécules, y compris la sensibilité aux rayonnements.
Nous continuons également à innover en développant des outils pour d’autres phénotypes cellulaires qui peuvent être mesurés cinétiquement, comme la sénescence.
Aperçu
Cet article traite de l'utilisation d'organoïdes tumoraux dérivés de patients comme système modèle pour l'évaluation de la réponse aux médicaments. Il met en évidence une approche d'imagerie multiplexée en fluorescence de cellules vivantes permettant d'évaluer les phénotypes des organoïdes.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Oncologie
- Recherche translationnelle
Contexte
- Les organoïdes dérivés de patients sont créés à partir de prélèvements tumoraux réels de patients.
- Ils servent à étudier les réponses tumorales à divers traitements.
- Les défis incluent des ressources limitées et la nécessité de disposer de kits d'évaluation compatibles pour mesurer la réponse aux médicaments.
- Des analyses en aval, telles que le profilage transcriptomique, sont essentielles pour une recherche complète.
Objectif de l'étude
- Évaluer la réponse des tumeurs aux médicaments à l'aide de modèles d'organoïdes.
- Définir les caractéristiques moléculaires corrélées aux réponses thérapeutiques.
- Hiérarchiser de nouvelles thérapies pour des essais cliniques en fonction des réponses des organoïdes.
Méthodes utilisées
- Imagerie multiplexée en fluorescence de cellules vivantes.
- Surveillance génétique des réponses thérapeutiques dans des modèles d'organoïdes.
- Évaluation simultanée de différents phénotypes d'organoïdes.
- Intégration des données de réponse aux médicaments avec le profilage moléculaire.
Résultats principaux
- Application réussie de l'imagerie multiplexée pour évaluer les réponses des organoïdes.
- Identification de caractéristiques moléculaires associées à l'efficacité des médicaments.
- Mise en place d'un cadre permettant de hiérarchiser les thérapies pour les essais cliniques.
- Démonstration du potentiel des modèles d'organoïdes en recherche translationnelle.
Conclusions
- Les organoïdes dérivés de patients sont précieux pour comprendre les réponses aux médicaments.
- L'approche multiplexée améliore l'évaluation des phénotypes des organoïdes.
- Les résultats peuvent guider la conception de futurs essais cliniques et les stratégies thérapeutiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
L'imagerie multiplexée en temps réel sur des modèles d'organoïdes cancéreux dérivés de patients (PDO) permet une évaluation quantitative et riche en contenu des réponses aux médicaments dans des systèmes qui imitent étroitement la maladie humaine. Cette approche comble l'écart translationnel entre les lignées cellulaires traditionnelles et les résultats cliniques en fournissant des données mécanistiques et phénotypiques à partir de matériel patient limité. L'intégration de l'imagerie cinétique à des lectures multiplexées renforce la fiabilité prédictive et oriente le tri des portefeuilles aux points critiques de découverte et de préclinique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques dans des systèmes dérivés de patients et pertinents pour la maladie.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en quantifiant la santé cellulaire et l'apoptose en réponse à des agents candidats.
- Permet une validation fonctionnelle des cibles grâce à des sorties phénotypiques multiplexées.
- Fournit des données pour hiérarchiser les cibles et les composés en vue de développements ultérieurs.
Développement de tests et criblage
- Propose des protocoles standardisés et reproductibles pour le criblage haut débit de médicaments sur des modèles d'organoïdes en 3D.
- Génère des données quantitatives multiplexées, telles que le nombre d'organoides dérivés de patient (PDO), la surface et l'intensité de fluorescence.
- Permet une surveillance cinétique des effets des médicaments, facilitant le développement et l'optimisation d'essais robustes.
- Prépare des systèmes validés pour des analyses moléculaires et phénotypiques en aval.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les tests précliniques avec la biologie des maladies humaines en utilisant des PDO comme modèles translationnels.
- Permet une continuité allant de la découverte à la validation préclinique en facilitant un profilage multiparamétrique de la réponse aux médicaments.
- Offre des connaissances mécanistiques qui éclairent les décisions d'avancement ajustées au risque.
- Peut être étendu à des lectures phénotypiques supplémentaires, augmentant ainsi la pertinence translationnelle.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette plateforme d'imagerie multiplexée intègre les étapes allant de la découverte précoce jusqu'à l'identification des candidats-médicaments et la validation préclinique, en exploitant les PDO pour assurer une continuité translationnelle.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques dans des modèles pertinents pour les patients.
- Écrans de sélection : Fournit des résultats quantitatifs, reproductibles et prêts à l'analyse pour l'évaluation de composés.
- Analytique : Offre des mesures à haut contenu et des résultats statistiques destinés à l'analyse comparative.
- Recherche translationnelle : Fait le lien entre les phases de découverte et préclinique à l'aide de données pertinentes pour la maladie.
- Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme évolutible et réutilisable pour diverses modalités thérapeutiques et phénotypes.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans l'évaluation de la réponse au médicament.
- Valeur opérationnelle : Standardise et automatise l'acquisition d'images et l'analyse pour assurer la reproductibilité et l'évolutivité.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant et une gestion efficiente du portefeuille en termes de capital.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation et l'avancement, ajustés au risque, des candidats appuyés par des preuves translationnelles.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture cellulaire en 3D, en imagerie de cellules vivantes et en analyse d'images.
- Suppose un accès à des plateformes d'imagerie automatisées et à des logiciels analytiques compatibles.
- Exige une standardisation inter-équipes pour la mise en place des tests et l'interprétation des données.
- Doit adapter les protocoles selon les différentes sources de PDO et les critères phénotypiques d'évaluation.
- Les limites d'échantillons et la compatibilité des réactifs peuvent restreindre le débit et les analyses complémentaires.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
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
