Rak jelita grubego (CRC) jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych i śmiertelnych nowotworów na świecie, stanowiącym poważne wyzwanie dla zdrowia publicznego1. Pomimo postępów w metodach leczenia, w tym chirurgii, chemioterapii i immunoterapii, rokowanie dla pacjentów z CRC - zwłaszcza tych z przerzutami - pozostaje złe. Mikrośrodowisko guza (TME) odgrywa istotną rolę w kształtowaniu progresji raka i odpowiedzi na leczenie, a limfocyty naciekające nowotwór (TIL) stają się kluczowym elementem wpływającym na odpowiedź immunologiczną przeciwko nowotworowi2. TIL, zróżnicowana populacja komórek odpornościowych znajdujących się w nowotworach, została zidentyfikowana jako znaczące markery prognostyczne w CRC, z wysokim poziomem infiltracji TIL często związanym z lepszymi wynikami klinicznymi3. Ostatnie badania podkreśliły również potencjał terapeutyczny TIL w innych nowotworach, takich jak czerniak4 i rak szyjki macicy5, w przypadku których immunoterapia oparta na TIL wykazała obiecującą skuteczność.
Jednak pomimo sukcesu TIL w niektórych typach raka, ich zastosowanie w CRC pozostaje obszarem trwających badań. Złożoność i niejednorodność CRC, w połączeniu z immunosupresyjnym mikrośrodowiskiem guza, stanowią wyzwanie dla skutecznej immunoterapii opartej na TIL6. Guzy CRC często wykazują wysoce immunosupresyjny TME7, charakteryzujący się obecnością regulatorowych komórek T (Treg), komórek supresorowych pochodzących z mieloidu (MDSC) i makrofagów związanych z nowotworem (TAM), z których wszystkie aktywnie hamują funkcję TIL. Co więcej, komórki CRC często wyrażają cząsteczki immunologicznych punktów kontrolnych, takie jak PD-L1, które mogą dodatkowo utrudniać zabijanie za pośrednictwem TIL8. Ponadto genetyczna heterogeniczność guzów CRC, w połączeniu z immunosupresyjnym zrębem, komplikuje zdolność TIL do skutecznego celowania i eliminowania komórek nowotworowych, co utrudnia osiągnięcie tego samego poziomu sukcesu, jaki obserwuje się w czerniaku i raku szyjki macicy9. Krytyczną luką w obecnych badaniach jest brak odpowiednich modeli in vitro , które mogłyby dokładnie symulować interakcje między CRC i TIL. Takie modele są niezbędne do oceny potencjału TIL w terapii CRC i optymalizacji ich zastosowania w spersonalizowanych strategiach leczenia.
Organoidy pochodzące od pacjentów (PDO) stały się potężnym narzędziem do modelowania nowotworów u ludzi10. Te hodowle 3D, pochodzące z tkanek nowotworowych pacjenta, ściśle naśladują histologiczne i genetyczne cechy oryginalnych guzów, zapewniając dokładniejsze odwzorowanie biologii guza w porównaniu z tradycyjnymi liniami komórkowymi 2D. Modele PDO zachowują również heterogeniczność między pacjentami, co czyni je idealnymi dla podejść medycyny spersonalizowanej11. W CRC PDO były wykorzystywane do badań przesiewowych leków i badania biologii nowotworów12, ale ich zastosowanie w ocenie odpowiedzi immunologicznej - szczególnie w kontekście TIL - pozostaje ograniczone. Projekt modelu kohodowli komórek PDO i immunologicznych musi zrównoważyć złożoność mikrośrodowiska z możliwością kontroli eksperymentalnej. Chociaż składniki takie jak makrofagi i komórki dendrytyczne mogą wzmacniać biomimikrę, komórki jednojądrzaste krwi obwodowej (PBMC) stały się głównym wyborem ze względu na ich dostępność. Jednak PBMC mają niski odsetek limfocytów T specyficznych dla nowotworu, a subpopulacje monocytów mogą zakłócać stabilność mikrośrodowiskową13. W przeciwieństwie do tego, TIL naturalnie wzbogacają klony reagujące na nowotwór i przenoszą fenotyp wyczerpania in situ, co czyni je doskonałym modelem do precyzyjnej analizy mechanizmów unikania odpowiedzi immunologicznej w raku jelita grubego.
Celem tego badania jest opracowanie nowatorskiej platformy in vitro do oceny odpowiedzi przeciwnowotworowych w CRC za pośrednictwem TIL poprzez ustanowienie systemu kohodowli CRC PDO i TIL. Model ten umożliwia bezpośrednią ocenę cytotoksyczności TIL wobec CRC PDO oraz analizę odpowiedzi immunologicznej w kontekście specyficznym dla pacjenta. Wykorzystanie tego systemu może dostarczyć głębszego wglądu w potencjał immunoterapii opartych na TIL w leczeniu raka jelita grubego i wesprzeć badanie strategii mających na celu zwiększenie skuteczności TIL poprzez podejścia inżynieryjne. Poprzednie metody były ograniczone ze względu na niewielką liczbę TIL14. W większości przypadków PBMC były najpierw hodowane wspólnie z PDO przez dwa tygodnie, po czym specyficzne dla nowotworu TIL można było roznwać z PBMC, a następnie dalej hodować razem z PDO, aby zaobserwować efekty cytotoksyczne15. Jednak takie podejście ma również długi czas modelowania i niską ogólną wydajność. Natomiast opisana metoda pozwala na izolację i ustalenie PDO i TIL z mniejszych próbek tkanek nowotworowych, które następnie mogą być bezpośrednio współhodowane. Takie podejście może zapewnić większą wygodę zarówno pod względem metodologii, jak i wydajności. Ostatecznie system ten ma na celu zapewnienie potężnego narzędzia do przedklinicznej oceny terapii TIL, torując drogę do spersonalizowanych strategii leczenia, które mogą poprawić wyniki leczenia pacjentów z CRC.