Колоректальный рак (КРР) является одним из наиболее распространенных и смертельных видов рака во всем мире, представляющим собой серьезную проблему общественного здравоохранения1. Несмотря на достижения в области методов лечения, включая хирургию, химиотерапию и иммунотерапию, прогноз для пациентов с КРР, особенно с метастатическим заболеванием, остается плохим. Опухолевое микроокружение (ТМЭ) играет жизненно важную роль в формировании прогрессирования рака и ответе на лечение, при этом инфильтрирующие опухоль лимфоциты (TILs) становятся ключевым компонентом, влияющим на иммунный ответ против рака2. TILs, разнообразная популяция иммунных клеток, обнаруженных в опухолях, были идентифицированы как значимые прогностические маркеры при КРР, при этом высокие уровни инфильтрации TIL часто связаны с лучшими клиническими исходами3. Недавние исследования также подчеркнули терапевтический потенциал TILs при других видах рака, таких как меланома4 и рак шейки матки5, где иммунотерапия на основе TIL показала многообещающую эффективность.
Однако, несмотря на успех TILs при некоторых типах рака, их применение при КРР остается областью продолжающихся исследований. Сложность и гетерогенность КРР в сочетании с иммуносупрессивным микроокружением опухоли создают проблемы для эффективной иммунотерапии на основе TIL6. Опухоли КРР часто демонстрируют высокоиммуносупрессивный TME7, характеризующийся наличием регуляторных Т-клеток (Tregs), миелоидных супрессорных клеток (MDSC) и опухолеассоциированных макрофагов (TAM), которые активно ингибируют функцию TIL. Кроме того, клетки CRC часто экспрессируют молекулы иммунных контрольных точек, такие как PD-L1, которые могут еще больше препятствовать TIL-опосредованному уничтожению8. Кроме того, генетическая гетерогенность опухолей КРР в сочетании с иммуносупрессивной стромой усложняет способность TILs эффективно нацеливаться на опухолевые клетки и устранять их, что затрудняет достижение того же уровня успеха, который наблюдается при меланоме и раке шейки матки9. Критическим пробелом в текущих исследованиях является отсутствие подходящих моделей in vitro , которые могли бы точно смоделировать взаимодействие между CRC и TILs. Такие модели имеют важное значение для оценки потенциала TILs в терапии КРР и оптимизации их применения для персонализированных стратегий лечения.
Органоиды, полученные от пациента (PDO), стали мощным инструментом для моделирования рака человека10. Эти 3D-культуры, полученные из тканей опухоли пациента, точно имитируют гистологические и генетические характеристики исходных опухолей, обеспечивая более точное представление биологии опухоли по сравнению с традиционными 2D-клеточными линиями. Модели PDO также сохраняют гетерогенность между пациентами, что делает их идеальными для подходов персонализированной медицины11. При КРР PDO использовались для скрининга лекарств и изучения биологии опухолей12, но их использование для оценки иммунных реакций, особенно в контексте TILs, остается ограниченным. Дизайн модели совместной культуры PDO-иммунных клеток должен уравновешивать сложность микроокружения с экспериментальной управляемостью. Хотя такие компоненты, как макрофаги и дендритные клетки, могут усиливать биомимикрию, мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC) стали основным выбором из-за их доступности. Тем не менее, PBMC имеют низкую долю опухолеспецифичных Т-клеток, и субпопуляции моноцитов могут влиять на стабильность микроокружения13. Напротив, TILs естественным образом обогащают опухоле-реактивные клоны и несут фенотип истощения in situ, что делает их превосходной моделью для точного анализа механизмов уклонения от иммунитета при колоректальном раке.
Целью данного исследования является разработка новой платформы in vitro для оценки TIL-опосредованных противоопухолевых реакций при КРР путем создания системы совместного культивирования ДОП и TIL при КРР. Эта модель позволяет напрямую оценить цитотоксичность TIL в отношении CRC PDO и проанализировать иммунные реакции в контексте конкретного пациента. Использование этой системы может обеспечить более глубокое понимание потенциала иммунотерапии TIL при КРР и поддержать изучение стратегий повышения эффективности TIL с помощью инженерных подходов. Предыдущие методы были ограничены небольшим числом TILs14. В большинстве случаев PBMC сначала культивировали совместно с PDO в течение двух недель, после чего опухолеспецифичные TILs могли быть расширены из PBMC, а затем дополнительно культивировались совместно с PDO для наблюдения цитотоксических эффектов15. Однако этот подход также страдает от увеличенного времени моделирования и низкой общей производительности. В отличие от этого, описанный метод позволяет выделять и устанавливать PDO и TILs из небольших образцов опухолевой ткани, которые затем могут быть непосредственно совместно культивированы. Такой подход может обеспечить большее удобство как с точки зрения методологии, так и с точки зрения эффективности. В конечном счете, эта система призвана предоставить мощный инструмент для доклинической оценки терапии TIL, прокладывая путь к персонализированным стратегиям лечения, которые могут улучшить результаты у пациентов с КРР.