$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Longkanker is de belangrijkste oorzaak van kanker-gerelateerde sterfte wereldwijd. Longplaveisel celcarcinoom (LUSC), dat is de tweede meest voorkomende vorm van niet-kleincellige longkanker (NSCLC) en is goed voor ongeveer 30% van alle longkanker, wordt vaak gediagnosticeerd in vergevorderde stadia en heeft een slechte prognose1. Behandeling opties voor LUSC patiënten zijn een grote onvervulde behoefte die kan worden verbeterd door een beter begrip van de onderliggende cellulaire en moleculaire mechanismen die LUSC tumorigenese rijden.
Zoals bij de meeste menselijke kankers, wordt de pathogenese van LUSC gekenmerkt door de verstoring van de intacte, goed geordende epitheelweefselarchitectuur2. Tijdens dit proces gaan goede apical-basale celpolariteit, celcel- en celmatrixcontacten verloren, waardoor ongecontroleerde groei en invasief gedrag van de tumorcellen mogelijk worden. Het wordt nu algemeen gewaardeerd dat de kwaadaardige kenmerken van kankercellen niet kunnen worden gemanifesteerd zonder een belangrijk samenspel tussen kankercellen en hun lokale tumor micro-omgeving (TME)3. Belangrijke componenten in de TME, waaronder extracellulaire matrix (ECM), kankergerelateerde fibroblasten (CAF's) en endotheelcellen en infiltrerende immuuncellen geven actief vorm aan de TME en drijft tumorigenese4aan. Niettemin, onze huidige begrip van hoe de tumorcellen en deze belangrijke componenten in de TME interactie om weefsel architectonische veranderingen rijden tijdens LUSC progressie is zeer beperkt.
Driedimensionale (3D) cultuur is een belangrijk instrument om de biologische activiteiten van cel-intrinsieke en extrinsieke veranderingen in het reguleren van weefsel architecturale veranderingen in zowel normale als zieke weefsels5te bestuderen. 3D-culturen bieden de juiste structurele en functionele context die meestal ontbreekt in traditionele tweedimensionale (2D) culturen. De toegevoegde afmetingen van dergelijke systemen bootsen weefsel in vivo nauwer na in vele aspecten van celfysiologie en cellulair gedrag, waaronder proliferatie, differentiatie, migratie, eiwitexpressie en reactie op medicamenteuze behandeling. In de afgelopen jaren hebben inspanningen van verschillende laboratoria geleid tot de ontwikkeling van in vitro 3D-modellen voor zowel de normale long als NSCLC6,7,8. Echter, een model voor longplaveisel carcinoom dat zowel de dynamische weefsel architectonische veranderingen tijdens tumorigenese kan samenvatten als nemen van belangrijke stromal componenten was niet beschikbaar.
Hier beschrijven we de methoden voor het opzetten van een nieuwe 3-dimensionale (3D) cocultuur systeem met behulp van primaire PDX-afgeleide LUSC cellen (tum622) en CAFs9,10. Zowel TUM622 als CAFs zijn afgeleid van NSCLC-patiënt met slecht gedifferentieerde tumoren10. Wanneer ingebed als enkele cellen in ECM, een zeldzame subpopulatie van TUM622 cellen hebben de capaciteit om organoïden te vormen met acinaire-achtige structuren die een goede apical-basale cel polariteit weer te geven. Deze acinar-achtige structuren zijn hyperplastisch, vertonen heterogene expressie van stengel-achtige en differentiatie markers vergelijkbaar met de oorspronkelijke tumor, terwijl de resterende niet-invasieve, en dus na te bootsen de vroegste fase van lusc ontwikkeling. Belangrijk is dat we aantoonden dat de weefselarchitectuur van de acinaire-achtige structuren kan worden veranderd door remming van cel-intrinsieke signaleringstrajecten met kleine molecuulremmers of toevoeging van belangrijke componenten in de ECM, zoals CAFs, waarvan de laatste de acini-vorming verbetert en de acini verder uitlokt om invasief te worden wanneer ze in de nabijheid zijn. Samen suggereren deze gegevens dat dit 3D-cocultuursysteem van LUSC-organoïden een waardevol platform biedt voor het onderzoek naar de dynamische wederkerigheid tussen LUSC-cellen en de TME en kan worden aangepast voor het monitoren van de respons van LUSC-cellen op medicamenteuze behandeling11.