Colorectale kanker (CRC) is een van de meest voorkomende en dodelijke vormen van kanker ter wereld en vormt een grote uitdaging voor de volksgezondheid1. Ondanks de vooruitgang in behandelingsmodaliteiten, waaronder chirurgie, chemotherapie en immunotherapie, blijft de prognose voor CRC-patiënten, vooral die met gemetastaseerde ziekte, slecht. De tumormicro-omgeving (TME) speelt een cruciale rol bij het vormgeven van kankerprogressie en behandelingsreacties, waarbij tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL's) naar voren komen als een belangrijk onderdeel dat de immuunrespons tegen kanker beïnvloedt2. TIL's, een diverse populatie van immuuncellen die in tumoren worden aangetroffen, zijn geïdentificeerd als significante prognostische markers in CRC, waarbij hoge niveaus van TIL-infiltratie vaak geassocieerd zijn met betere klinische resultaten3. Recente studies hebben ook het therapeutisch potentieel van TIL's benadrukt bij andere vormen van kanker, zoals melanoom4 en baarmoederhalskanker5, waar op TIL gebaseerde immunotherapie een veelbelovende werkzaamheid heeft aangetoond.
Ondanks het succes van TIL's bij sommige soorten kanker, blijft hun toepassing in CRC een gebied van lopend onderzoek. De complexiteit en heterogeniteit van CRC, in combinatie met de immunosuppressieve tumormicro-omgeving, vormen uitdagingen voor effectieve TIL-gebaseerde immunotherapie6. CRC-tumoren vertonen vaak een zeer immunosuppressieve TME7, gekenmerkt door de aanwezigheid van regulerende T-cellen (Tregs), myeloïde-afgeleide suppressorcellen (MDSC's) en tumor-geassocieerde macrofagen (TAM's), die allemaal actief de TIL-functie remmen. Bovendien brengen CRC-cellen vaak immuuncheckpointmoleculen tot expressie, zoals PD-L1, die TIL-gemedieerde doding verder kunnen belemmeren8. Bovendien bemoeilijkt de genetische heterogeniteit van CRC-tumoren, in combinatie met een immunosuppressief stroma, het vermogen van TIL's om tumorcellen effectief aan te pakken en te elimineren, waardoor het moeilijker wordt om hetzelfde niveau van succes te bereiken als bij melanoom en baarmoederhalskanker9. Een kritieke lacune in het huidige onderzoek is het gebrek aan geschikte in vitro modellen die de interacties tussen CRC en TIL's nauwkeurig kunnen simuleren. Dergelijke modellen zijn essentieel voor het evalueren van het potentieel van TIL's in CRC-therapie en het optimaliseren van hun toepassing voor gepersonaliseerde behandelingsstrategieën.
Patiënt-afgeleide organoïden (BOB's) zijn naar voren gekomen als een krachtig hulpmiddel voor het modelleren van menselijke kankers10. Deze 3D-culturen, afgeleid van tumorweefsels van patiënten, bootsen de histologische en genetische kenmerken van de oorspronkelijke tumoren nauwkeurig na, waardoor een nauwkeurigere weergave van de tumorbiologie wordt geboden in vergelijking met traditionele 2D-cellijnen. PDO-modellen behouden ook de heterogeniteit tussen patiënten, waardoor ze ideaal zijn voor gepersonaliseerde geneeskundebenaderingen11. In CRC zijn PDO's gebruikt voor het screenen van geneesmiddelen en het bestuderen van tumorbiologie12, maar hun gebruik bij het evalueren van immuunresponsen, met name in de context van TIL's, blijft beperkt. Het ontwerp van een PDO-immuuncel co-cultuurmodel moet de complexiteit van de micro-omgeving in evenwicht brengen met experimentele controleerbaarheid. Hoewel componenten zoals macrofagen en dendritische cellen de biomimicry kunnen verbeteren, zijn perifere mononucleaire bloedcellen (PBMC's) de gangbare keuze geworden vanwege hun toegankelijkheid. PBMC's hebben echter een laag aandeel tumorspecifieke T-cellen en de monocytsubpopulaties kunnen de stabiliteit van de micro-omgeving verstoren13. Daarentegen verrijken TIL's van nature tumorreactieve klonen en dragen ze een in situ uitputtingsfenotype, waardoor ze een superieur model zijn voor het nauwkeurig analyseren van immuunontwijkingsmechanismen bij colorectale kanker.
Het doel van deze studie is om een nieuw in vitro platform te ontwikkelen om TIL-gemedieerde antitumorresponsen in CRC te beoordelen door een co-cultuursysteem van CRC, PDO's en TIL's op te zetten. Dit model maakt directe evaluatie van TIL-cytotoxiciteit tegen CRC PDO's en analyse van immuunresponsen binnen een patiëntspecifieke context mogelijk. Het gebruik van dit systeem kan een dieper inzicht verschaffen in het potentieel van op TIL gebaseerde immunotherapieën voor CRC en de verkenning van strategieën ondersteunen om de werkzaamheid van TIL te verbeteren door middel van technische benaderingen. Eerdere methoden werden beperkt door het kleine aantal TIL's14. In de meeste gevallen werden PBMC's eerst gedurende twee weken samen met BOB's gekweekt, waarna tumorspecifieke TIL's uit de PBMC's konden worden uitgebreid en vervolgens verder konden worden gekweekt met BOB's om cytotoxische effecten te observeren15. Deze aanpak lijdt echter ook onder een langere modelleringstijd en een lage totale opbrengst. Daarentegen maakt de beschreven methode het mogelijk om BOB's en TIL's te isoleren en tot stand te brengen uit kleinere tumorweefselmonsters, die vervolgens direct kunnen worden gecocultureerd. Deze aanpak kan meer gemak bieden, zowel in termen van methodologie als efficiëntie. Uiteindelijk wil dit systeem een krachtig hulpmiddel bieden voor de preklinische evaluatie van TIL-therapieën, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor gepersonaliseerde behandelingsstrategieën die de resultaten voor CRC-patiënten kunnen verbeteren.