À medida que nossa compreensão do comportamento do câncer e da resistência aos medicamentos melhora, torna-se cada vez mais claro que há necessidade de um melhor diagnóstico, caracterização e direcionamento terapêutico dos subtipos de câncer. Nos últimos vinte anos, as publicações no campo da medicina personalizada (também conhecida como medicina de precisão) têm crescido 1,2. De fato, a medicina de precisão é definida como a prática de adaptar o tratamento médico com base nas características individuais da doençado paciente 3. Isso segue nosso entendimento atual de que não existe uma abordagem única para todos, que se tornou particularmente clara e pertinente na terapia do câncer. Atualmente, no entanto, a falta de abordagens de medicina de precisão clinicamente relevantes para a maioria dos pacientes com câncer significa que o processo de seleção da estratégia de tratamento mais adequada é por tentativa e erro. Isso resulta em atrasos significativos e desconforto desnecessário com diminuição da qualidade de vida e redução da sobrevida. É importante ressaltar que um paciente com diminuição da qualidade de vida após vários regimes de quimioterapia ineficazes pode optar por mudar para o tratamento paliativo4. Com um método de triagem adequado e personalizado, a seleção de medicamentos pode ser realizada com maior precisão e sem demora. Embora seja possível realizar sequenciamento genético e proteômico em células cancerígenas5, esses dados moleculares são pouco preditivos do resultado do paciente e geralmente têm pouco valor clínico6. No desenvolvimento de medicamentos, ter uma abordagem de medicina de precisão o mais cedo possível melhora muito as taxas de sucesso nos vários marcos do pipeline de desenvolvimento de medicamentos. De fato, entender desde o início quais candidatos a medicamentos têm o perfil de eficácia interindividual mais amplo, ou quais subtipos de câncer são particularmente sensíveis a cada candidato a medicamento, reduz os riscos e melhora a eficiência de testes pré-clínicos tardios e ensaios clínicos7. Com o aumento dos custos de P&D farmacêutico8, a crescente pressão política para reduzir os preços dos medicamentos 9,10 e os avanços na validação de alvos orientada por IA11, a necessidade de um método de triagem em larga escala, eficiente e centrado na medicina de precisão no desenvolvimento de medicamentos nunca foi tão grande.
Aqui, o peixe-zebra entra em cena, especificamente as larvas de peixe-zebra 48 horas após a fertilização (hpf). Modelos de xenoenxerto tumoral baseados em larvas de peixe-zebra como hospedeiros constituem uma plataforma de triagem in vivo rápida para prever as respostas clínicas à quimioterapia 6,12,13,14. Os modelos de xenoenxerto de tumor de peixe-zebra surgiram como uma alternativa poderosa à medicina de precisão molecular (ou seja, abordagens genômicas ou de patologia molecular para orientar a escolha do tratamento para pacientes com câncer), bem como estudos de xenoenxerto de organoides e camundongos para o desenvolvimento de medicamentos pré-clínicos15,16. Com xenoenxertos tumorais de peixe-zebra, células tumorais fluorescentes (geneticamente ou quimicamente marcadas) são enxertadas em larvas de peixe-zebra com alta eficiência13. Medicamentos ou candidatos a medicamentos com um modo de ação relativamente rápido (por exemplo, de modo que visem a viabilidade das células tumorais direta ou indiretamente por meio de, por exemplo, ativação da citotoxicidade das células T) podem ser rastreados em apenas três dias, levando a leituras rápidas e funcionais da eficácia do medicamento anticâncer e antimetastático. Em seguida, uma seleção informada da terapia que mostra uma boa eficácia pode ser feita, com estudos mostrando que isso deve se traduzir em um forte resultado de tratamento para o paciente ou uma chance de sucesso em um projeto de desenvolvimento de medicamentos, respectivamente 12,17,18,19. Além disso, esse processo de triagem é altamente relevante para a seleção de compostos a serem movidos no pipeline de desenvolvimento de medicamentos.
No entanto, para se tornar uma ferramenta de diagnóstico viável em ambientes clínicos e permitir exames de medicamentos em larga escala na pesquisa e desenvolvimento de medicamentos em câncer, o modelo de xenoenxerto de tumor de peixe-zebra (ZTX) deve ser rápido, confiável, reprodutível e econômico. A automação é essencial para atingir esses objetivos, pois minimiza a variabilidade do operador, aumentando o rendimento e aumentando a precisão na injeção e análise de células tumorais. Ao padronizar esses procedimentos, podemos melhorar a reprodutibilidade dos dados e eliminar o erro humano, enquanto os fluxos de trabalho automatizados apresentam oportunidades para triagem de alto rendimento e viabilização de estudos em larga escala20,21. Recentemente, desenvolvemos um injetor automatizado que injeta líquidos, partículas ou células de várias origens em três locais anatômicos diferentes com velocidade, precisão e reprodutibilidade iguais ou superiores às de pesquisadores treinados em peixes-zebra22. Aqui, apresentamos um protocolo para a injeção automatizada de células tumorais em larvas de peixe-zebra de maneira precisa e controlada. Usando reconhecimento de imagem avançado, as larvas de peixe-zebra estão localizadas na placa de injeção, a orientação é determinada e o local alvo para a injeção é identificado. A agulha é então guiada automaticamente e uma punção bem-sucedida é determinada pelo software. Com treinamento mínimo, os operadores podem usar esse sistema para realizar injeções complexas, por exemplo, criando microtumores em larvas vivas de peixe-zebra, permitindo assim uma triagem eficiente de estratégias de tratamento.