Konvansiyonel 2 boyutlu hücre kültürü modelleri, kanserin ilerlemesini ve tedavisini incelemek için kanser araştırmalarında temel araçlardır1. Bu modeller, kanser gelişimi ve ilerlemesinin altında yatan moleküler ve hücresel mekanizmaları araştırmak için kontrollü deneysel koşullara izin vermekle kalmaz, aynı zamanda uygun maliyetli ve nispeten hızlı deneysel sonuçlar sağlar. Bununla birlikte, mono-kültür modellerinin eş düzlemli bir doğasında özetlenemeyen tümör mikroçevresindeki (TME) sınırlı hücresel çeşitlilik nedeniyle kullanımları sınırlıdır2. Ek olarak, hücre kültürü modelleri insan vücuduna kıyasla aşırı basitleştirilmiş bir ortam sunar3. Bu nedenle, kanserin ilerlemesini daha iyi anlamak ve etkili tedaviler geliştirmek için araştırmacılar, TME'yi doğada yakından özetlemeyi amaçlayan yenilikçi modellere yönelmişlerdir. Sonuç olarak, bu modellerde doğal tümörlere sadakati korumak çok önemlidir. Kanserin karmaşık doğası göz önüne alındığında, orijinal tümörden herhangi bir önemli sapma, tümör davranışı hakkında anlamlı sonuçları karıştırabilecek öngörülemeyen değişkenlere neden olabilir.
Hasta kaynaklı ksenogreftler (PDX), tümör ilerlemesinin in vivo olarak izlenmesine izin veren bir model sistem olarak ortaya çıkmış olsa da, bazı sınırlamalar, geliştirilen tümörün insan kanser biyolojisini ne kadar iyi özetlediğini sorgulamaktadır4. Örneğin, melanom TME, tümöre sızan bağışıklık hücreleri ve stromal hücreler içerir. Bir ksenogreft olarak geçtiğinde, hastadan alınan kanser olmayan hücreler yavaş yavaş kaybolacak ve bu da hasta tümörlerindekinden farklı adaptasyonları seçebilecektir. Bu sınırlamalar, PDX'in in vivo olarak sınırlı geçişleri gerçekleştirilerek hafifletilebilirken, türler arasındaki farklılıklar, PDX'te doğal tümörünkinden sapan genetik değişiklikler riski oluşturabilir5. Ayrıca, PDX modelleri tipik olarak insan dokularının reddedilmesini önlemek için bağışıklığı baskılanmış farelerde kurulur. Bu, özellikle immünoterapötik çalışmalarda, konakçı bağışıklık sisteminin kanserdeki rolünü inceleme yeteneğini sınırlar6. Biz ve diğerleri, PDX'leri "insanlaştırılmış" farelerdeaşıladık 7,8. Bununla birlikte, insanlaştırılmış farelerde PDX modelleri oluşturmak zaman alıcı ve pahalıdır. Bir hastanın tümör örneğinden tek bir PDX modeli geliştirmek birkaç aydan yıla kadar sürebilir, bu nedenle araştırmanın hızını ve ölçeğini sınırlar. Bu sınırlamalara rağmen, PDX modellerinin TME'nin biyolojisini doğru bir şekilde temsil ettiği gösterilmiştir, bu nedenle diğerlerinin yanı sıra kanser terapötikleri, kişiselleştirilmiş tıp ve immünoterapinin geliştirilmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır9.
Ortaya çıkan alternatif bir 3D kültür tekniği, fenotipik heterojenliği, histomimariyi ve hücreler arası iletişimi koruyan modeller oluşturmak için yeni rezeke edilmiş bir hasta tümörünün kültürlendiği hasta kaynaklı organoiddir (PDO)10. Doğal tümörlere çok benzeme yeteneği, kas invaziv olmayan (NMIBC) ve kas invaziv mesane kanserinden (MIBC) kültürlenmiş organoidlerin ebeveyn tümörlerinin temel yönlerini başarılı bir şekilde özetlediği daha önce gösterilmiştir11. Diğer modellere göre potansiyelleri ve avantajları nedeniyle, PDO'lar, hücresel ve hedefe yönelik tedavilerin yanı sıra bağışıklık kontrol noktası inhibitörlerinin incelenmesi ve geliştirilmesi dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, diğer modellerde bulunmayan çok çeşitli özel uygulamalar sunar. Örneğin, daha önce tümör infiltre eden lenfositlerin (TIL'ler) IL-2 ve anti-PD1 antikorları (αPD-1) tarafından genişletilme yeteneğini incelemek için melanom hastadan türetilmiş organoidleri (MPDO'lar) kullandık. Sonuçlar, IL-2 ve αPD-1 tarafından genişletilen TIL'lerin sadece daha yüksek bir sayıya sahip olmadığını, aynı zamanda MPDO'lara başarılı bir şekilde sızabildiğini ve diğer yöntemler kullanılarak genişletilen TIL'lerden daha yüksek verimlilikle melanom hücrelerini öldürebildiğini gösterdi12. Anti-PD-1 ve/veya anti-PD-L1 kullanımının PDO'larda TIL'lerin işlevsel kalmasına yol açtığı ve bunun sonucunda tümörün ölmesine yol açtığı diğer gruplar da benzer sonuçlar göstermiştir13. Ek olarak, grubumuz γδ T hücresi infiltrasyonunu ve öldürme yeteneğini değerlendirmek için MPDO'ları da kullanmıştır14. PDO'ların uygulanabilirliği, TIL genişlemesi, sitotoksisite çalışmaları ve küçük molekül taraması dahil olmak üzere çok çeşitli alanları kapsar. Tüm bu uygulamalar, bu modelin sağladığı potansiyeli ve kullanılabilirliği vurgulamaktadır. Bu nedenle, MPDO'ların kültürü için ayrıntılı protokolü açıklıyoruz.