Команда биомедицинских инженеров из Университета Вандербильта во главе с доцентом Мелиссой Скала разработала методику, в которой используется флуоресцентная визуализация для отслеживания реакции трехмерных фрагментов опухолей, удаленных у пациентов и подвергшихся воздействию различных противораковых препаратов.В статье, опубликованной в прошлом месяце журналом Cancer Research, инженеры описывают применение этой техники к трем основным формам рака груди. Они сообщают, что тест может обнаружить значительное снижение уровней метаболической активности всех трех типов опухолей в течение 72 часов при воздействии эффективного лекарства, тогда как опухоли, устойчивые к лекарству, не показывают изменений.У каждой восьмой женщины в Соединенных Штатах в течение жизни разовьется инвазивный рак груди.
По данным Американского онкологического общества, от рака груди ежегодно умирает около 40 000 женщин, что делает его второй по значимости причиной смерти от рака среди женщин.При диагностировании рака груди схема приема лекарств, которую получает пациентка, в первую очередь основывается на результатах биопсии, которая используется для определения типа опухоли. Эффективность начального лечения оценивается через два-три месяца, определяя, уменьшаются ли опухоли или продолжают расти.
Согласно нескольким исследованиям, более чем в 100 000 случаев ежегодно рак груди не поддается лечению стандартными препаратами ни вначале, ни после повторных доз. В результате от 33 до 43 процентов пациентов должны быть переведены на другие схемы приема лекарств.
«Прямо сейчас это игра в догадки», — сказал Скала. «Мы надеемся, что наш тест значительно повысит шансы на выживание пациентов с раком груди, позволив врачам определить наиболее эффективную, но наименее токсичную форму химиотерапии для каждого отдельного пациента до начала лечения».По словам Скалы, в настоящее время доступно более 100 различных противоопухолевых препаратов, но регулярно используются лишь от 10 до 15.Новый метод «опухоль в чашке» начинается с взятия раковой ткани, удаленной во время операции или биопсии, ее разрезания на мелкие кусочки и помещения их в специальный коллагеновый гель, который поддерживает их как «органоиды», сохраняющие трехмерную структуру исходной опухоли и включают поддерживающие клетки из окружающей опухоли.Традиционный метод культивирования опухолевых клеток дает единственный слой клеток, которые ведут себя очень иначе, чем исходная опухоль.
Поэтому исследователи рака разработали методы культивирования трехмерных опухолевых органоидов, которые имитируют поведение исходных опухолей, чтобы они могли изучить, как они растут.«Это первый раз, когда метод трехмерного культивирования был использован для прогнозирования эффективности различных лекарств в отношении опухолей у отдельных пациентов», — сказал аспирант Алекс Уолш, сыгравший ключевую роль в разработке теста.
Исследователи используют метод, называемый «оптическая визуализация метаболизма», для измерения уровня активности органоидов. В этом методе используется лазер, настроенный на частоты, вызывающие флуоресценцию двух ключевых ферментов в клетках. Измерение вариаций интенсивности результирующей флуоресценции обеспечивает «динамическое считывание клеточного метаболизма», которое является чувствительным биомаркером реакции на лекарство.
Их тесты показывают реакцию на воздействие наркотиков в течение 24 часов.«Мы ударили опухоль ударом и посмотрим, как она отреагирует, — сказал Скала. — Это дешево, быстро и адаптируется к высокопроизводительному скринингу, поэтому его можно использовать для тестирования десятков лекарств или комбинаций лекарств одновременно».Тест также измеряет ответы всех отдельных клеток органоида.
Это важно, потому что не все опухоли одинаковы, и некоторые типы опухолевых клеток могут по-разному реагировать на конкретное лекарство, чем другие, отметил Скала. Если данный коктейль лекарств убивает 90 процентов раковых клеток, но не влияет на оставшиеся 10 процентов, устойчивые опухолевые клетки могут взять верх и вызвать повторный рост опухоли.«Наш тест должен позволить найти комбинации лекарств, которые убивают ВСЕ раковые клетки в опухоли», — сказал Скала.На данный момент они тщательно протестировали метод на мышах и на шести образцах опухолей человека с использованием четырех противоопухолевых препаратов, обычно используемых для лечения рака груди, и двух экспериментальных препаратов.
«Следующим шагом будет тестирование опухолей у большего количества пациентов-людей и сравнение результатов с реакцией пациентов на химиотерапию», — сказал Уолш.Если эти эксперименты подтвердят результаты испытаний, как ожидают исследователи, то, по их оценкам, это может стать клинически доступным в течение 5-10 лет.После проверки теста на рак груди они намерены увидеть, насколько хорошо он работает с раком поджелудочной железы.
Хотя рак поджелудочной железы встречается относительно редко и составляет около 3 процентов всех случаев рака в Соединенных Штатах, он имеет чрезвычайно высокий уровень смертности, поэтому на него приходится около 7 процентов всех случаев смерти от рака.