Мультиплексная визуализация живых клеток для реакции на лекарственные препараты в органоидных моделях рака, полученных от пациентов
5 января 2024 г.
Органоиды опухолей, полученные от пациентов, представляют собой сложную модельную систему для фундаментальных и трансляционных исследований. В данной методе подробно описано использование мультиплексной флуоресцентной визуализации живых клеток для одновременной кинетической оценки различных органоидных фенотипов.
Мы применяем органоидные модели, полученные от пациентов, которые создаются на основе реальных образцов опухолей пациентов, чтобы изучить, как опухоли реагируют на лекарства. Мы также можем определить молекулярные характеристики, которые коррелируют с реакцией. Эти результаты затем используются для определения приоритетов лучших новых методов лечения для продвижения в клинических испытаниях в будущем.
Одна из основных проблем при использовании органоидных моделей, полученных от пациентов, заключается в том, что они являются конечным ресурсом. Кроме того, существует очень мало готовых наборов для оценки реакции на лекарственные препараты в органоидных моделях, которые сохраняют образец в формате, позволяющем проводить другие последующие анализы, такие как транскриптомное профилирование. Мы разработали мультиплексный подход для кинетического мониторинга терапевтического ответа на органоидных моделях.
Мы используем флуоресцентные красители, специфичные для различных клеточных процессов, что дает представление о механизме активности лекарственного средства в каждой модели органоида. В одном эксперименте мы собираем как функциональные, так и временные данные, а образцы доступны для других анализов. Этот метод может быть применен для оценки ответа на широкий спектр терапевтических модальностей, помимо низкомолекулярных ингибиторов, включая чувствительность к излучению.
Мы также продолжаем внедрять инновации, разрабатывая инструменты для других клеточных фенотипов, которые можно кинетически измерить, таких как старение.
Обзор
В данной статье рассматривается использование опухолевых органоидов, полученных от пациентов, в качестве модельной системы для оценки ответа на лекарственные препараты. Особое внимание уделяется методу мультиплексной флуоресцентной визуализации живых клеток для анализа фенотипов органоидов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Онкология
- Трансляционные исследования
Теоретические сведения
- Органоиды, полученные от пациентов, создаются на основе реальных образцов опухолей пациентов.
- Они используются для изучения реакции опухоли на различные виды терапии.
- Трудности включают ограниченность ресурсов и необходимость в совместимых наборах для оценки лекарственного ответа.
- Последующие анализы, такие как транскриптомное профилирование, необходимы для проведения комплексных исследований.
Цель исследования
- Оценить ответ опухолей на воздействие препаратов с использованием моделей органоидов.
- Определить молекулярные характеристики, которые коррелируют с терапевтическим ответом.
- Приоритизировать новые методы терапии для клинических исследований на основе ответов органоидов.
Используемые методы
- Мультиплексная флуоресцентная визуализация живых клеток.
- Генетический мониторинг терапевтического ответа в моделях органоидов.
- Одновременная оценка различных фенотипов органоидов.
- Интеграция данных о ответе на лекарственные препараты с молекулярным профилированием.
Основные результаты
- Успешное применение мультиплексного имиджинга для оценки реакций органоидов.
- Идентификация молекулярных характеристик, связанных с эффективностью препаратов.
- Создание основы для определения приоритетности методов терапии для клинических исследований.
- Демонстрация потенциала моделей органоидов в трансляционных исследованиях.
Выводы
- Органоиды, полученные из клеток пациентов, представляют большую ценность для понимания ответов на лекарственную терапию.
- Мультиплексный подход расширяет возможности оценки фенотипов органоидов.
- Полученные результаты могут быть использованы при планировании будущих клинических исследований и разработке терапевтических стратегий.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Мультиплексная визуализация живых клеток в моделях рака на основе органоидов, полученных от пациентов (PDO), позволяет проводить высокосодержащий количественный анализ ответов на лекарственные препараты в системах, которые максимально точно имитируют заболевание у человека. Данный подход сокращает трансляционный разрыв между традиционными клеточными линиями и клиническими результатами, предоставляя механистические и фенотипические данные при ограниченном объеме биоматериала пациента. Интеграция кинетической визуализации с мультиплексными показателями повышает прогностическую достоверность и помогает в приоритизации портфеля препаратов на критических этапах поиска и доклинических исследований.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проверять терапевтические гипотезы в релевантных заболеванию системах, полученных от пациентов.
- Обеспечивает снижение механистических рисков путем количественной оценки жизнеспособности клеток и апоптоза в ответ на воздействие исследуемых агентов.
- Способствует функциональной валидации мишеней с помощью мультиплексных фенотипических показателей.
- Предоставляет данные для приоритизации мишеней и соединений для дальнейшей разработки.
Скрининг и разработка методов анализа
- Обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые рабочие процессы для высокопроизводительного скрининга лекарственных препаратов в 3D-моделях органоидов.
- Позволяет получать количественные мультиплексные данные, такие как количество PDO, их площадь и интенсивность флуоресценции.
- Обеспечивает кинетический мониторинг воздействия препаратов, что способствует надежной разработке и оптимизации анализа.
- Позволяет подготовить валидированные системы для последующего молекулярного и фенотипического анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает соответствие доклинических исследований биологии заболеваний человека с использованием ОКО как трансляционных моделей.
- Поддерживает непрерывность процесса от этапа поиска до доклинической валидации за счет обеспечения многопараметрического профилирования ответа на лекарственные препараты.
- Предоставляет данные о механизмах действия, которые позволяют принимать обоснованные решения о продвижении кандидата с учетом рисков.
- Позволяет расширить перечень фенотипических показателей, что повышает трансляционную значимость.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Эта платформа для мультиплексного имиджинга объединяет этапы от раннего поиска до идентификации ведущих соединений и доклинической валидации, используя PDO для обеспечения трансляционной непрерывности.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку гипотез и уточнение путей передачи сигнала в моделях, релевантных для пациентов.
- Скрининг: предоставляет готовые к анализу, воспроизводимые и количественные результаты для оценки соединений.
- Аналитика: обеспечивает высококонтентные измерения и статистические данные для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: связывает этапы фундаментальных открытий и доклинических исследований с помощью данных, релевантных для конкретных заболеваний.
- Корпоративное повторное использование: создает масштабируемую, многократно используемую платформу для различных терапевтических модальностей и фенотипов.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при оценке ответа на лекарственную терапию.
- Операционная ценность: Стандартизирует и автоматизирует визуализацию и анализ для обеспечения воспроизводимости и масштабируемости.
- Стратегическая ценность: Обеспечивает принятие обоснованных решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективное управление капиталом в портфеле проектов.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритизацию с учетом рисков и продвижение кандидатов, имеющих трансляционные доказательства.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с 3D-культурами клеток, прижизненной визуализацией и анализом изображений.
- Необходим доступ к автоматизированным платформам визуализации и совместимому аналитическому программному обеспечению.
- Требуется межкомандная стандартизация настройки анализа и интерпретации данных.
- Необходимо адаптировать протоколы для различных источников PDO и фенотипических конечных точек.
- Ограничения по количеству образцов и совместимость реагентов могут ограничивать пропускную способность и последующий анализ.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
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
