Do badania włączono czterech pacjentów z GBM i jednego z LGG po potwierdzeniu patologicznym przez doświadczonego neuropatologa (CMM). Większość pacjentów miała niezmetylowany promotor MGMT, a wszyscy pacjenci z GBM wykazali typy dzikie IDH1 i IDH2 (Tabela 1). Średnio proces przygotowania trwał 88,8 min (+/- 6,3 min) w podejściu C i 322 min (+/- 17,2 min) w podejściu M. Ogólny wskaźnik sukcesu po 4 tygodniach hodowli wyniósł 87% w podejściu manualnym i 93% w podejściu z użyciem choppera (n = 5). Ponadto PDO pochodzące z grupy C osiągnęły pożądany zaokrąglony kształt w ciągu 1 tygodnia i były wystarczająco dojrzałe do wykorzystania w eksperymentach in vitro, podczas gdy PDO z grupy M w większości pozostały o ostrych krawędziach i nieokreślonym kształcie (Rysunek 2). Tkanka nowotworowa przetworzona metodą C pozwoliła na uzyskanie łącznie 281 PDO (średnio na pacjenta = 56 +/- 43) po pierwszym tygodniu hodowli, natomiast metodą M rozwinęło się 250 PDO (średnio na pacjenta = 50 +/- 41). W drugim tygodniu hodowli tkanki wszystkich pięciu pacjentów dały wyższą liczbę PDO przy zastosowaniu podejścia C (801; średnio na pacjenta = 130 +/- 38) w porównaniu do podejścia M (601; średnio na pacjenta = 76 +/- 44; P = 0,018). W trzecim tygodniu hodowli w podejściu C zgromadzono łącznie 1105 PDO od wszystkich pacjentów (średnio na pacjenta = 221 +/- 32) w porównaniu do 771 PDO (średnio na pacjenta = 155 +/- 34) w podejściu M (P = 0,032). Co więcej, po czterech tygodniach hodowli uformowało się łącznie 1195 PDO (średnio na pacjenta = 239 +/- 50) przy generowaniu metodą C w porównaniu do 784 (średnio na pacjenta = 157 +/- 36) przy użyciu metody M (P < 0,01). Zatem metoda C wykazała znacznie wyższą liczbę PDO począwszy od drugiego tygodnia (Rysunek 3). Ponadto oceniono względne wahania liczby PDO, aby zbadać dynamiczne trendy między kolejnymi tygodniami. Analiza ujawniła imponujący wzrost liczby PDO podczas początkowego przejścia z pierwszego do drugiego tygodnia w podejściu C (265%), co wskazywało na szybki postęp. Następnie w trzecim tygodniu odnotowano mniejszy wzrost liczby PDO (75%), co odzwierciedlało tymczasową stabilizację. W przeciwieństwie do tego, podejście M wykazało stały i stopniowy wzrost liczby PDO (92% w drugim tygodniu, odpowiednio 67% w trzecim tygodniu), co przyczyniło się do zauważalnej stabilności liczby PDO w czwartym tygodniu. Ten konsekwentny trend wzrostowy liczby PDO podkreśla niezawodność i odporność podejścia C w całym okresie obserwacji.
Do analizy liczby astrocytów (GFAP) w obrębie PDO, proliferacji komórek PDO (Ki67) oraz apoptozy (CC3) włączono dwóch pacjentów z GBM i jednego pacjenta z LGG. Wyznaczona liczba astrocytów nie wykazała istotnych różnic między dwiema metodami przetwarzania, wynosząc średnio 43% w podejściu C i 45% w podejściu M (Rycina 4 i Rycina 5, Rycina uzupełniająca 1 i Rycina uzupełniająca 2). Podobnie wskaźniki proliferacji w obrębie PDO były porównywalne między podejściem C (3%) a podejściem M (1%). Tylko PDO wygenerowane podejściem C u pacjenta 5 wykazały wskaźnik proliferacji na poziomie 26% w porównaniu do 1% przy podejściu M (P = 0.001; Rycina 4C). Ogólnie wykryto niskie wskaźniki apoptozy w PDO przetwarzanych podejściem C (3%) w porównaniu do 2% przy podejściu M u wszystkich pacjentów, co nie stanowiło istotnej różnicy (Rycina 5C). Ponadto nie stwierdzono istotnej różnicy między dwiema metodami w odniesieniu do liczby astrocytów ulegających apoptozie (Rycina 5D).

Rysunek 1: Graficzny przegląd procesu wytwarzania organoidów pochodzących od pacjenta (PDO) przy użyciu automatycznego siekacza w porównaniu do metody manualnej. Ilustracja przedstawia poszczególne etapy, w tym (A) pobieranie próbek, (B) dyssekcję materiału nowotworowego, (C) płukanie oraz (D) inkubację. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Morfologia PDO w pierwszym tygodniu hodowli. Porównanie tworzenia PDO po rozdrobnieniu z wykorzystaniem automatycznego siekacza oraz metody ręcznej. Paski skali = 1000 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 3: Liczba PDO podczas pierwszych czterech tygodni hodowli. Oś x przedstawia czas w tygodniach (W), a oś y liczbę PDO dla podejścia C (niebieski) i M (czerwony) (n = 5). Każdy punkt danych reprezentuje średnią liczbę, a słupki błędów wskazują błąd standardowy średniej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4: Tempo proliferacji komórek w PDO. (A) Reprezentatywne obrazy immunofluorescencji (n = 3) komórek GFAP-dodatnich (zielone), komórek Ki67-dodatnich (czerwone) oraz DAPI (niebieskie) w PDO od pacjentów 3, 4 i 5 (Tabela 1). Wszystkie PDO zostały przetworzone metodą z użyciem siekacza (C) oraz metodą manualną (M). Paski skali = 100 µm. (B) Porównanie dwóch metod pod kątem względnej liczby komórek GFAP-dodatnich, (C) komórek Ki67-dodatnich oraz (D) komórek podwójnie dodatnich Ki67/GFAP. Wyniki nieistotne statystycznie oznaczono jako „ns”. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 5: Wskaźniki apoptozy w PDO. (A) Reprezentatywne obrazy immunofluorescencyjne (n = 3) komórek GFAP-dodatnich (zielone), komórek CC3-dodatnich (czerwone) oraz DAPI (niebieskie) w PDO od pacjentów 3, 4 i 5 (Tabela 1). Wszystkie PDO zostały przetworzone przy użyciu metody z rozdrabniaczem (C) oraz metody manualnej (M). Paski skali = 100 µm. (B) Porównanie dwóch metod pod kątem względnej liczby komórek GFAP-dodatnich, (C) komórek CC3-dodatnich oraz (D) komórek podwójnie dodatnich CC3/GFAP. Wyniki nieistotne statystycznie oznaczono jako „ns”. Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.
Tabela 1: Charakterystyka i parametry kliniczne pacjentów. GBM = glejak wielopostaciowy, typ dziki IDH, stopień 4 według CNS WHO; LGG = glejak o niskim stopniu złośliwości; KPS = skala sprawności Karnofsky'ego; MGMT = O6-metyloguanino-DNA metylotransferaza; IDH1 = dehydrogenaza izocytrynianowa 1, IDH2 = dehydrogenaza izocytrynianowa 2, ATRX = gen α-talasemii/opóźnienia umysłowego sprzężony z chromosomem X; M = morfologia; CC = liczba komórek; p = proliferacja; A = apoptoza. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 2: Składy pożywek. H-GPSA = Hibernate A-Glutamax penicylina streptomycyna amfoterycyna B. PDO = organoidy pochodzące od pacjentów. DMEM: DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium). NEAA: nieessentialne aminokwasy. Pen Strep: penicylina/streptomycyna Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 3: Przegląd technik wykorzystanych do generowania modeli hodowli komórkowych. Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Rycina uzupełniająca 1: Poszczególne kanały barwienia proliferacji w PDO. (A) DAPI (niebieski), (B) komórki GFAP-dodatnie (zielone), (C) komórki Ki67-dodatnie (czerwone) oraz (D) kanał nałożony w PDO od pacjentów 3, 4 i 5. Paski skali = 100 µm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający 2: Poszczególne kanały barwienia na apoptozę w PDO. (A) DAPI (niebieski), (B) komórki GFAP-dodatnie (zielone), (C) komórki CC3-dodatnie (czerwone) i (D) kanał nałożony w PDO od pacjentów 3, 4 i 5. Paski skali = 100 µm. Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.