Meervoudige beeldvorming met levende cellen voor geneesmiddelresponsen in van patiënten afgeleide organoïdemodellen van kanker
5 januari 2024
Tumororganoïden van patiënten zijn een geavanceerd modelsysteem voor fundamenteel en translationeel onderzoek. Dit methodeartikel beschrijft het gebruik van gemultiplexte fluorescerende beeldvorming van levende cellen voor gelijktijdige kinetische beoordeling van verschillende organoïde fenotypes.
We passen van patiënten afgeleide organoïdemodellen toe, die zijn gemaakt van echte tumormonsters van patiënten om te onderzoeken hoe de tumoren reageren op medicijnen. We kunnen ook de moleculaire kenmerken definiëren die correleren met respons. Deze resultaten worden vervolgens gebruikt om prioriteit te geven aan de beste nieuwe therapieën om in de toekomst vooruitgang te boeken in de klinische onderzoeken.
Een van de grootste uitdagingen bij het gebruik van van patiënten afgeleide organoïdemodellen is dat ze een eindige hulpbron zijn. Bovendien zijn er maar heel weinig kant-en-klare kits om de respons op geneesmiddelen te beoordelen in organoïdemodellen die het monster bewaren in een formaat dat andere stroomafwaartse analyses mogelijk maakt, zoals transcriptomische profilering. We ontwikkelden een multiplexed aanpak om de therapeutische respons kinetisch te monitoren in organoïdemodellen.
We gebruiken fluorescerende kleurstoffen die specifiek zijn voor verschillende cellulaire processen, wat inzicht geeft in het mechanisme van geneesmiddelactiviteit in elk organoïdemodel. In een enkel experiment verzamelen we zowel functionele als tijdsverloopgegevens en de monsters zijn beschikbaar voor andere testen. Deze methode kan worden toegepast om de respons te beoordelen op een breed scala aan therapeutische modaliteiten die verder gaan dan remmers van kleine moleculen, waaronder stralingsgevoeligheid.
We blijven ook innoveren door tools te ontwikkelen voor andere cellulaire fenotypes die kinetisch kunnen worden gemeten, zoals senescentie.
Overzicht
Dit artikel bespreekt het gebruik van uit patiënten afgeleide tumorgorganoïden als modelsysteem voor de beoordeling van de respons op geneesmiddelen. Er wordt ingegaan op een gemultiplexte fluorescentie-imagingmethode voor levende cellen om organoïde-fenotypen te evalueren.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Oncologie
- Translationeel Onderzoek
Achtergrond
- Patiëntafgeleide organoïden worden gecreëerd uit werkelijke tumorstalen van patiënten.
- Ze worden gebruikt om tumorresponsen op diverse therapieën te bestuderen.
- Uitdagingen omvatten beperkte middelen en de behoefte aan compatibele kits voor de beoordeling van de drugrespons.
- Downstream-analyses, zoals transcriptomische profilering, zijn essentieel voor uitgebreid onderzoek.
Doel van de studie
- Om te evalueren hoe tumoren reageren op geneesmiddelen met behulp van organoïde-modellen.
- Om moleculaire kenmerken te definiëren die correleren met therapeutische responsen.
- Om nieuwe therapieën voor klinische studies te prioriteren op basis van responsen van organoïden.
Gebruikte methoden
- Multiplex fluorescent live-cell imaging.
- Genetische monitoring van therapeutische responsen in organoïdemodellen.
- Simultane beoordeling van verschillende organoïdefenotypen.
- Integratie van drug-responsdata met moleculaire profilering.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle toepassing van multiplexe beeldvorming om de respons van organoïden te beoordelen.
- Identificatie van moleculaire kenmerken die verbonden zijn met de werkzaamheid van geneesmiddelen.
- Vestiging van een kader voor het prioriteren van therapieën voor klinische studies.
- Demonstratie van het potentieel van organoïde-modellen in translationeel onderzoek.
Conclusies
- Op patiënten gebaseerde organoïden zijn waardevol voor het begrijpen van medicatieresponsies.
- De gemultiplexte aanpak verbetert de beoordeling van organoïde-fenotypes.
- Bevindingen kunnen toekomstige ontwerpen van klinische studies en therapeutische strategieën informeren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Gemultiplexte live-cell imaging in kankermodellen van patiëntafgeleide organoïden (PDO) maakt een high-content, kwantitatieve beoordeling van medicijnresponsen mogelijk in systemen die de menselijke ziekte nauwkeurig nabootsen. Deze aanpak overbrugt de translationele kloof tussen traditionele cellijnen en klinische uitkomsten door mechanistische en fenotypische gegevens te verschaffen uit beperkt patiëntenmateriaal. De integratie van kinetische imaging met gemultiplexte readouts vergroot het voorspellende vertrouwen en ondersteunt de triage van portfolio's bij kritieke discovery- en preklinische overgangspunten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroegtijdige Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk in ziektespecifieke systemen afgeleid van patiënten.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door de celgezondheid en apoptose te kwantificeren als reactie op kandidaat-middelen.
- Faciliteert functionele targetvalidatie via gemultiplexe fenotypische outputs.
- Levert gegevens om targets en verbindingen te prioriteren voor verdere ontwikkeling.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare workflows voor high-content drug screening in 3D-organoïde modellen.
- Genereert kwantitatieve, gemultiplexte outputs zoals PDO-aantal, oppervlakte en fluorescentie-intensiteit.
- Maakt kinetische monitoring van drug-effecten mogelijk, wat bijdraagt aan een robuuste assay-ontwikkeling en -optimalisatie.
- Bereidt gevalideerde systemen voor voor downstream moleculaire en fenotypische analyses.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt preklinisch onderzoek af met de biologie van menselijke ziekten door PDO's als translationele modellen te gebruiken.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door multi-parametrische profilering van de drugrespons mogelijk te maken.
- Biedt mechanistische inzichten die risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling informeren.
- Kan worden uitgebreid naar aanvullende fenotypische read-outs, waardoor de translationele relevantie toeneemt.
Pipeline- & workflowintegratie
Dit multiplexed imaging-platform integreert alles van vroege ontdekking tot lead-identificatie en preklinische validatie, waarbij PDO's worden ingezet voor translationele continuïteit.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking in patiëntrelevante modellen.
- Screening: Levert assay-klare, reproduceerbare en kwantitatieve resultaten voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Biedt high-content metingen en statistische resultaten voor comparatieve analyse.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen de discovery- en preklinische fasen met ziekterelevante gegevens.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een schaalbaar, herbruikbaar platform voor diverse therapeutische modaliteiten en fenotypen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanische ambiguïteit bij de beoordeling van de respons op geneesmiddelen.
- Operationele waarde: Standaardiseert en automatiseert beeldvorming en analyse voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Maakt geïnformeerde go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiënt portfoliobeheer mogelijk.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van kandidaten met translationeel bewijs.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in 3D-celkweek, live-cell imaging en beeldanalyse.
- Toegang tot geautomatiseerde imagingplatformen en compatibele analysesoftware is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de opzet van assays en datainterpretatie.
- Protocollen moeten worden aangepast voor verschillende PDO-bronnen en fenotypische eindpunten.
- Monsterbeperkingen en reagentcompatibiliteit kunnen de doorvoer en downstream-analyses beperken.
Veelgestelde vragen over Biopharma
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
