Imaging multiplexato di cellule vive per le risposte ai farmaci in modelli di organoidi derivati da pazienti
5 gennaio 2024
Gli organoidi tumorali derivati da pazienti sono un sofisticato sistema modello per la ricerca di base e traslazionale. Questo articolo sui metodi descrive in dettaglio l'uso dell'imaging fluorescente multiplexato di cellule vive per la valutazione cinetica simultanea di diversi fenotipi organoidi.
Applichiamo modelli di organoidi derivati dal paziente, che vengono creati da campioni tumorali reali del paziente per esaminare come i tumori rispondono ai farmaci. Possiamo anche definire le caratteristiche molecolari che correlano con la risposta. Questi risultati vengono poi utilizzati per dare priorità alle migliori nuove terapie per avanzare negli studi clinici in futuro.
Una delle principali sfide nell'utilizzo di modelli di organoidi derivati da pazienti è che si tratta di una risorsa limitata. Inoltre, ci sono pochissimi kit pronti all'uso per valutare la risposta ai farmaci in modelli di organoidi che conservano il campione in un formato che consente altre analisi a valle, come la profilazione trascrittomica. Abbiamo sviluppato un approccio multiplexato per monitorare cineticamente la risposta terapeutica in modelli di organoidi.
Utilizziamo coloranti fluorescenti specifici per diversi processi cellulari, che forniscono informazioni sul meccanismo dell'attività dei farmaci in ciascun modello di organoide. In un singolo esperimento raccogliamo dati sia funzionali che di decorso temporale e i campioni sono disponibili per altri saggi. Questo metodo può essere applicato per valutare la risposta a un'ampia gamma di modalità terapeutiche oltre agli inibitori di piccole molecole, compresa la sensibilità alle radiazioni.
Stiamo anche continuando a innovare sviluppando strumenti per altri fenotipi cellulari che possono essere misurati cineticamente, come la senescenza.
Panoramica
Questo articolo tratta dell'uso di organoidi tumorali derivati da pazienti come sistema modello per la valutazione della risposta ai farmaci. Illustra un approccio di imaging fluorescente multiplex su cellule vive per l'analisi dei fenotipi organoidi.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Oncoologia
- Ricerca traslazionale
Sfondo
- Gli organoidi derivati da pazienti sono creati a partire da campioni tumorali reali di pazienti.
- Vengono utilizzati per studiare le risposte tumorali a diverse terapie.
- Le sfide includono risorse limitate e la necessità di kit adeguati per la valutazione della risposta ai farmaci.
- Analisi successive, come il profilo trascrittomico, sono essenziali per una ricerca completa.
Scopo dello studio
- Valutare la risposta dei tumori ai farmaci utilizzando modelli di organoidi.
- Definire le caratteristiche molecolari correlate alle risposte terapeutiche.
- Selezionare nuove terapie da sottoporre a prove cliniche in base alla risposta degli organoidi.
Metodi Utilizzati
- Imaging multiplo in fluorescenza di cellule vive.
- Monitoraggio genetico delle risposte terapeutiche in modelli di organoidi.
- Valutazione simultanea di diversi fenotipi di organoidi.
- Integrazione dei dati sulla risposta ai farmaci con il profilo molecolare.
Risultati principali
- Applicazione con successo dell'imaging multiplex per valutare le risposte degli organoidi.
- Identificazione delle caratteristiche molecolari associate all'efficacia dei farmaci.
- Definizione di un quadro per la priorizzazione delle terapie nei trial clinici.
- Dimostrazione del potenziale dei modelli di organoidi nella ricerca traslazionale.
Conclusioni
- Gli organoidi derivati da pazienti sono preziosi per comprendere le risposte ai farmaci.
- L'approccio multiplex migliora la valutazione dei fenotipi degli organoidi.
- I risultati possono orientare la progettazione di futuri studi clinici e le strategie terapeutiche.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'imaging multiplo in cellule vive in modelli di organoidi tumorali derivati da pazienti (PDO) consente una valutazione quantitativa ad alto contenuto delle risposte ai farmaci in sistemi che riproducono in modo accurato le malattie umane. Questo approccio colma il divario traduttivo tra linee cellulari tradizionali e risultati clinici fornendo dati meccanicistici e fenotipici a partire da materiale paziente limitato. L'integrazione dell'imaging cinetico con letture multiplex aumenta l'affidabilità predittiva e orienta la selezione del portafoglio in punti critici di scoperta e sviluppo preclinico.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche in sistemi derivati da pazienti e pertinenti alla malattia.
- Consente la riduzione del rischio meccanicistica quantificando la salute cellulare e l'apoptosi in risposta ad agenti candidati.
- Facilita la validazione funzionale del bersaglio mediante uscite fenotipiche multiplex.
- Fornisce dati per prioritizzare bersagli e composti ai fini di ulteriori sviluppi.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce flussi di lavoro standardizzati e riproducibili per lo screening farmacologico ad alto contenuto in modelli di organoidi 3D.
- Genera output quantitativi e multiparametrici come numero di PDO, area e intensità di fluorescenza.
- Consente il monitoraggio cinetico degli effetti dei farmaci, supportando lo sviluppo e l'ottimizzazione di saggi robusti.
- Prepara sistemi validati per analisi molecolari e fenotipiche successive.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i test preclinici alla biologia delle malattie umane utilizzando i PDO come modelli traslazionali.
- Permette una continuità dalla scoperta alla validazione preclinica abilitando un profilo multiparametrico della risposta ai farmaci.
- Fornisce informazioni meccanicistiche che guidano decisioni di avanzamento con rischio calibrato.
- Si estende ad ulteriori letture fenotipiche, aumentando la rilevanza traslazionale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questa piattaforma di imaging multiplex integra le fasi iniziali della scoperta fino all'identificazione dei composti promettenti e alla validazione preclinica, sfruttando i PDO per garantire continuità traslazionale.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi in modelli pertinenti ai pazienti.
- Screening: Fornisce output quantitativi, riproducibili e pronti per saggi per la valutazione di composti.
- Analisi: Offre misurazioni ad alto contenuto informativo e output statistici per analisi comparative.
- Ricerca traslazionale: Collega le fasi di scoperta e preclinica con dati pertinenti alle malattie.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma scalabile e riutilizzabile per diverse modalità terapeutiche e fenotipi.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella valutazione della risposta al farmaco.
- Valore operativo: Standardizza e automatizza l'acquisizione di immagini e l'analisi per garantire riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Permette decisioni informate di prosecuzione/cessazione e una gestione efficiente del portafoglio in termini di capitale.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e la progressione di candidati basata su evidenze traslazionali corrette per il rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella coltura cellulare 3D, nell'immagineggiamento di cellule vive e nell'analisi delle immagini.
- Necessita dell'accesso a piattaforme di imaging automatizzate e a software analitici compatibili.
- Richiede una standardizzazione intersettoriale per l'allestimento del saggio e l'interpretazione dei dati.
- È necessario adattare i protocolli a diverse fonti di PDO e a diversi endpoint fenotipici.
- Le limitazioni del campione e la compatibilità dei reagenti possono limitare la produttività e le analisi successive.
Domande frequenti di biotecnologie farmaceutiche
Chapters in this video
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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
