Navorsers by MIT en Dana-Farber Cancer Institute het 'n nuwe manier ontwikkel om te bepaal of 'n individuele kankerpasiënt op 'n spesifieke middel sal reageer. Hul metode behels dat selle aan die dwelm blootgestel word en dan veranderinge in hul massa meet met behulp van 'n toestel soortgelyk aan die een wat gewys word. Krediet: Figuur met vergunning van die navorsers. Agtergrond: iStockPhoto
’n Nuwe studie toon ’n verband tussen pasiëntoorlewing en veranderinge in tumorselmassa ná behandeling met glioblastoom.
Navorsers by MIT en Dana-Farber Cancer Institute het 'n nuwe manier ontwikkel om te bepaal of individuele pasiënte op 'n spesifieke kankermiddel sal reageer of nie. Hierdie soort toets kan dokters help om alternatiewe terapieë te kies vir pasiënte wat nie reageer op die terapieë wat normaalweg gebruik word om hul kanker te behandel nie.
Die nuwe tegniek, wat behels die verwydering van tumorselle van pasiënte, die behandeling van die selle met 'n geneesmiddel, en dan die meting van veranderinge in die selle se massa, kan toegepas word op 'n wye verskeidenheid kankers en geneesmiddelbehandelings, sê Scott Manalis, die David H. Koch Professor in Ingenieurswese in die departemente Biologiese Ingenieurswese en Meganiese Ingenieurswese, en 'n lid van die Koch Instituut vir Integratiewe Kankernavorsing.
"In wese stop al die klinies gebruikte kankermedisyne direk of indirek die groei van kankerselle," sê Manalis. "Daarom dink ons dat die meting van massa 'n universele uitlees van die uitwerking van baie verskillende tipes dwelmmeganismes kan bied."
Die nuwe studie, wat gefokus het op glioblastoom, ’n aggressiewe vorm van breinkanker, is deel van ’n samewerking tussen die Koch-instituut en Dana-Farber Precision Medicine-programme om nuwe biomerkers en diagnostiese toetse vir kanker te vind.
Manalis en Keith Ligon, direkteur van die Sentrum vir Pasiënt Afgeleide Modelle by Dana-Farber en 'n medeprofessor by Harvard Mediese Skool, is die senior skrywers van die studie, wat op 5 Oktober 2021 gepubliseer is, in Verslae Cell. Die hoofskrywers van die referaat is Max Stockslager SM '17, PhD '20 en Dana-Farber-navorsingstegnikus Seth Malinowski.
Meting van kankerselle
Glioblastoom, wat by ongeveer 13,000 XNUMX Amerikaners per jaar gediagnoseer word, is ongeneeslik, maar bestraling en dwelmbehandeling kan help om pasiënte se verwagte lewensduur te verleng. Die meeste oorleef nie langer as een tot twee jaar nie.
“Met hierdie siekte het jy nie veel tyd om aanpassings te maak nie. Dus, as jy 'n ondoeltreffende middel vir ses maande neem, is dit redelik betekenisvol,” sê Ligon. "Hierdie soort toets kan help om die leerproses vir elke individuele pasiënt te bespoedig en help met besluitneming."
Pasiënte wat met glioblastoom gediagnoseer word, word gewoonlik 'n chemoterapiemiddel genaamd temozolomied (TMZ) gegee. Hierdie middel help egter net sowat 50 persent van pasiënte.
Tans kan dokters 'n genetiese merker gebruik - metilering van 'n geen genaamd MGMT - om te voorspel of pasiënte op TMZ-behandeling sal reageer. Pasiënte wat hierdie merker het, reageer gewoonlik beter op die middel. Die merker bied egter nie betroubare voorspellings vir alle pasiënte nie as gevolg van ander genetiese faktore. Vir pasiënte wat nie op TMZ reageer nie, is daar 'n handvol alternatiewe middels beskikbaar, sê Ligon, of pasiënte kan kies om aan 'n kliniese proef deel te neem.
In onlangse jare het Manalis en Ligon gewerk aan 'n nuwe benadering om pasiëntreaksies te voorspel, wat gebaseer is op die meting van hoe tumorselle op behandeling reageer, eerder as genomiese handtekeninge. Hierdie benadering staan bekend as funksionele presisie medisyne.
"Die idee agter funksionele presisiemedisyne is dat jy vir kanker 'n pasiënt se tumorselle kan neem, vir hulle die middels kan gee wat die pasiënt kan kry, en voorspel wat sal gebeur, voordat jy dit aan die pasiënt gee," sê Ligon.
Wetenskaplikes werk aan baie verskillende benaderings tot funksionele presisiemedisyne, en een tegniek wat Manalis en Ligon nagevolg het, is om veranderinge in selmassa te meet wat na dwelmbehandeling plaasvind. Die benadering is gebaseer op 'n tegnologie wat ontwikkel is deur Manalis se laboratorium vir die weeg van enkelselle met uiters hoë akkuraatheid deur hulle deur te vloei vibrerende mikrokanale.
Etlike jare gelede het Manalis, Ligon en hul kollegas getoon dat hulle hierdie tegnologie kan gebruik om te ontleed hoe twee tipes kanker, glioblastoom en akute limfoblastiese leukemie, op behandeling reageer. Hierdie resultaat was gebaseer op die meting van individuele selle verskeie kere na geneesmiddelbehandeling, wat die navorsers in staat stel om te bereken hoe hul groeitempo met verloop van tyd na behandeling verander het. Hulle het getoon dat hierdie statistiek, wat hulle massaakkumulasietempo (MAR) genoem het, sterk voorspellend was of die selle vatbaar was vir 'n gegewe geneesmiddel.
Gebruik van 'n hoë deurset weergawe van hierdie stelsel, wat hulle in 2016 ontwikkel het, kon hulle 'n akkurate MAR bereken deur slegs 100 selle per pasiënt te gebruik. 'n Nadeel van die MAR-tegniek is egter dat die selle vir 'n paar uur in die stelsel moet bly, sodat hulle oor en oor geweeg kan word om die groeitempo oor tyd te bereken.
In hul nuwe studie het die navorsers besluit om te sien of 'n eenvoudiger en aansienlik vinniger benadering - die meting van subtiele veranderinge in enkelselmassaverspreidings tussen dwelmbehandelde en onbehandelde kankerselle - in staat sal wees om pasiëntoorlewing te voorspel. Hulle het 'n retrospektiewe studie uitgevoer met 'n stel lewende glioblastoom-tumorselle van 69 pasiënte, geskenk aan die Ligon-laboratorium en die Dana-Farber-sentrum vir pasiënt-afgeleide modelle, en dit gebruik om sferoïede weefselkulture te laat groei. Nadat die selle geskei is, het die navorsers hulle met TMZ behandel en dan hul massa 'n paar dae later gemeet.
Hulle het gevind dat deur bloot die massaverskil tussen selle voor en na behandeling te meet, deur so min as 2,000 XNUMX selle per pasiëntmonster te gebruik, hulle akkuraat kon voorspel of die pasiënt op TMZ gereageer het of nie.
Beter voorspellings
Die navorsers het getoon dat hul massameting net so akkuraat soos die MGMT-metileringsmerker was, maar massameting het 'n bykomende voordeel deurdat dit kan werk in pasiënte vir wie die genetiese merker nie TMZ-vatbaarheid openbaar nie. Vir baie ander vorme van kanker is daar geen biomerkers wat gebruik kan word om die reaksie van die geneesmiddel te voorspel nie.
“Die meeste kankers het glad nie 'n genomiese merker wat gebruik kan word nie. Wat ons argumenteer, is dat hierdie funksionele benadering kan werk in ander situasies waar jy geen opsie van 'n genomiese merker het nie,” sê Manalis.
Omdat die toets werk deur veranderinge in massa te meet, kan dit gebruik word om die effekte van baie verskillende soorte kankermedisyne waar te neem, ongeag hul werkingsmeganisme. TMZ werk deur die selsiklus te stop, wat veroorsaak dat selle groter word omdat hulle nie meer kan verdeel nie, maar steeds hul massa verhoog. Ander kankermedisyne werk deur selmetabolisme in te meng of hul struktuur te beskadig, wat ook selmassa beïnvloed.
Die navorsers se langtermynhoop is dat hierdie benadering gebruik kan word om verskeie verskillende middels op 'n individuele pasiënt se selle te toets, om te voorspel watter behandeling die beste vir daardie pasiënt sal werk.
"Ideaal gesproke sal ons die medisyne toets wat die pasiënt die meeste waarskynlik sal kry, maar ons sal ook toets vir dinge wat die rugsteunplan sal wees: eerste-, tweede- en derdelyn-terapieë, of verskillende kombinasies van medisyne," sê Ligon , wat ook dien as hoof van neuropatologie by die Brigham and Women's Hospital en 'n konsultant in patologie by Boston Children's Hospital.
Manalis en Ligon het saam 'n maatskappy genaamd Travera gestig, wat hierdie tegnologie gelisensieer het en nou data van pasiëntmonsters van verskeie verskillende soorte kanker insamel, in die hoop om klinies bekragtigde laboratoriumtoetse te ontwikkel wat gebruik kan word om pasiënte te help.
Verwysing: "Funksionele dwelm vatbaarheidstoetsing met behulp van enkelselmassa voorspel behandelingsuitkoms in pasiënt-afgeleide kanker neurosfeermodelle" deur Max A. Stockslager, Seth Malinowski, Mehdi Touat, Jennifer C. Yoon, Jack Geduldig, Mahnoor Mirza, Annette S. Kim , Patrick Y. Wen, Kin-Hoe Chow, Keith L. Ligon en Scott R. Manalis, 5 Oktober 2021, Verslae Cell.
DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109788
Die navorsing is befonds deur die MIT Sentrum vir Presisie Kanker Geneeskunde, die DFCI Sentrum vir Pasiënt Afgeleide Modelle, die Cancer Systems Biology Consortium van die National Cancer Institute, en die Koch Institute Support (kern) Grant van die National Cancer Institute.
