Выращивание десмопластических трехмерных сфероидов рака поджелудочной железы из сокультуры
27 сентября 2024 г.
Рак поджелудочной железы остается одним из самых сложных видов рака для лечения. Поэтому крайне важно, чтобы доклинические модели, оценивающие эффективность лечения, были воспроизводимыми и клинически значимыми. Этот протокол описывает простую процедуру совместного культивирования для получения воспроизводимых, клинически значимых десмопластичных сфероидов.
3D-сфероидальные культуры все чаще используются для ответа на механистические вопросы о росте опухоли и служат для скрининга новых методов лечения. Поэтому крайне важно, чтобы эти модели были клинически репрезентативными. Мы сосредоточились на воспроизведении десмоплазии, наблюдаемой при многих видах рака, включая рак поджелудочной железы, с использованием этой техники.
Сфероидные культуры эволюционировали, чтобы включать в себя клетки, полученные от пациента, сложные совместные культуры с иммунными клетками и физиологические структуры, такие как сосудистая сеть. Кроме того, микрофлюидная технология используется для высокопроизводительного скрининга и создания систем «орган на чипе». Мультиомное профилирование у сфероидов в настоящее время используется для получения механистических представлений.
Описанный метод может быть использован для создания воспроизводимых 3D со-культивируемых сфероидов с прочной ЭХМ, свободной от синтетических матричных материалов. Преимущество заключается в том, что ECM точно воспроизводит клинические опухоли без их соответствующего синтетического матрикса, мешающего приложениям терапевтического скрининга. Эта модель позволит оценить ответ ВКМ на терапию и ответить на важные вопросы о механизме динамического барьера, который ВКМ представляет при многих видах рака.
Мы планируем расширить эту модель, включив в нее компоненты иммунных клеток и макрофагов, в дополнение к модели, используемой для понимания ВКМ как барьера для терапии и заболеваний, не связанных с раком, таких как туберкулезные гранулемы.
Обзор
В данном протоколе описана процедура совместного культивирования для создания десмопластических сфероидов, которые являются клинически релевантными и воспроизводимыми для исследований рака поджелудочной железы. Использование 3D-культур сфероидов позволяет проводить механистические исследования роста опухоли и терапевтический скрининг.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Онкология
- Клеточная биология
Теоретические сведения
- Рак поджелудочной железы трудно поддается лечению из-за своего агрессивного характера.
- Десмоплазия является общей чертой многих видов рака, включая рак поджелудочной железы.
- 3D-культуры сфероидов могут включать клетки, полученные от пациентов, и иммунные клетки.
- Микрофлюидные технологии расширяют возможности высокопроизводительного скрининга.
Цель исследования
- Для разработки воспроизводимой модели изучения рака поджелудочной железы.
- Для оценки эффективности лечения в клинически значимом контексте.
- Для воссоздания десмопластического окружения опухолей.
Используемые методы
- Процедуры совместного культивирования для создания сфероидов.
- Интеграция клеток пациента и иммунных клеток.
- Использование микрофлюидных технологий для скрининга.
- Мультиомный профилинг для выявления механизмов действия.
Основные результаты
- Успешное создание десмопластических сфероидов.
- Подтвержденная релевантность условиям клинического течения рака поджелудочной железы.
- Обеспечение возможности высокопроизводительного скрининга терапевтических средств.
- Получение новых данных о механизмах роста опухоли.
Выводы
- Процедура совместного культивирования является ценным инструментом для исследования рака поджелудочной железы.
- 3D-модели сфероидов позволяют углубить понимание биологии опухоли.
- Данный подход может привести к совершенствованию терапевтических стратегий.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Десмопластические 3D-сфероиды рака поджелудочной железы, полученные методом совместного культивирования, представляют собой клинически релевантную и воспроизводимую модель, которая точно имитирует микроокружение опухоли, включая барьер внеклеточного матрикса (ECM). Эта система позволяет снизить механистические риски и повысить прогностическую достоверность при скрининге терапевтических средств, что крайне важно на этапе, когда доклинические модели часто не подтверждают свои результаты в клинической практике. Соответствие данной модели клиническим характеристикам опухоли позволяет принимать обоснованные решения по управлению рисками в портфеле проектов на этапах раннего поиска и доклинических исследований.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет проверять терапевтические гипотезы в контексте внеклеточного матрикса, соответствующего условиям заболевания.
- Поддерживает функциональную валидацию мишеней за счет воспроизведения клинической десмоплазии.
- Способствует механистическому снижению рисков при разработке кандидатных препаратов, нацеленных на микроокружение опухоли.
- Повышает прогностическую достоверность при продвижении соединений по этапам разработки.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированную трехмерную (3D) систему без использования каркаса для количественной оценки ответа на лекарственные препараты.
- Гарантирует воспроизводимость и масштабируемость для применения в высокопроизводительном скрининге.
- Стимулирует синтез надежных компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ), что позволяет достоверно оценивать агенты, нацеленные на ВКМ.
- Подготавливает валидированные биологические системы для последующих исследований эффективности и механизмов действия.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит доклинические модели в соответствие с характеристиками внеклеточного матрикса (ВКМ) клинических опухолей для обеспечения трансляционной преемственности.
- Поддерживает поиск и валидацию биомаркеров в физиологически релевантных условиях.
- Позволяет принимать обоснованные с учетом рисков решения о дальнейшем продвижении на основе клинически прогностических данных.
- Способствует проведению механистических исследований ВКМ как барьера для терапии.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Эта модель сфероидов из совместных культур связывает этапы первичного поиска, идентификации ведущих соединений и доклинической валидации, предоставляя клинически релевантную платформу для проверки гипотез и скрининга лекарственных препаратов.
- Открытия в биологии: обеспечивает проверку гипотез и уточнение сигнальных путей в десмопластическом микроокружении.
- Скрининг: дает воспроизводимые количественные результаты для оценки соединений на сфероидах, богатых внеклеточным матриксом (ВКМ).
- Аналитика: позволяет измерять объем сфероидов и состав ВКМ для сравнения терапевтических ответов.
- Трансляционные исследования: сохраняет преемственность с клиническими характеристиками опухолей для изучения биомаркеров и эффективности.
- Корпоративное повторное использование: предоставляет многократно используемую стандартизированную платформу, адаптируемую к дополнительным типам клеток и моделям заболеваний.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает точность прогнозов и снижает неопределенность механизмов при разработке терапии, нацеленной на внеклеточный матрикс (ECM).
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость для кросс-функциональных групп НИОКР.
- Стратегическая ценность: оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет приведения доклинических моделей в соответствие с клиническими результатами.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритизацию с учетом рисков и продвижение кандидатов с более высоким трансляционным потенциалом.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с методами 3D-культивирования клеток и совместного культивирования.
- Необходим доступ к инфраструктуре визуализации и количественного анализа для оценки сфероидов.
- Требуется стандартизация между группами для обеспечения воспроизводимости в ходе кампаний по скринингу.
- Метод может быть адаптирован для дополнительных типов клеток или моделей заболеваний путем оптимизации протокола.
- Применимость ограничена контекстами опухолей, богатых внеклеточным матриксом, что подтверждается текущими данными валидации.
