Egy új tanulmány összefüggést mutat a betegek túlélése és a tumorsejttömeg változása között a glioblasztóma kezelés után.
Kutatók a MIT és a Dana-Farber Cancer Institute új módszert fejlesztett ki annak meghatározására, hogy az egyes betegek reagálnak-e egy adott rákgyógyszerre vagy sem. Ez a fajta teszt segíthet az orvosoknak alternatív terápiák kiválasztásában olyan betegek számára, akik nem reagálnak a rák kezelésére szokásosan alkalmazott terápiákra.
Az új technika, amely magában foglalja a daganatos sejtek eltávolítását a betegekből, a sejtek gyógyszeres kezelését, majd a sejtek tömegében bekövetkezett változások mérését, számos rákos megbetegedésre és gyógyszeres kezelésre alkalmazható – mondja Scott Manalis, a David H. Koch mérnök professzor a Biológiai Mérnöki és Gépészmérnöki Tanszékeken, valamint a Koch Integratív Rákkutató Intézet tagja.
„Lényegében az összes klinikailag használt rákgyógyszer közvetlenül vagy közvetve leállítja a rákos sejtek növekedését” – mondja Manalis. „Ezért gondoljuk úgy, hogy a tömegmérés univerzális leolvasást kínálhat sok különböző típusú gyógyszermechanizmus hatásáról.”
Az új tanulmány, amely a glioblasztómára, az agyrák egy agresszív formájára összpontosított, a Koch Intézet és a Dana-Farber Precision Medicine programjai közötti együttműködés része, amelynek célja új biomarkerek és rákdiagnosztikai tesztek keresése.
Manalis és Keith Ligon, a Dana-Farber Betegmodellek Központjának igazgatója és a Harvard Medical School docense a tanulmány vezető szerzői, amelyet 5. október 2021-én tettek közzé. Jelentések Cell. A tanulmány vezető szerzői Max Stockslager SM '17, PhD '20 és Dana-Farber kutatótechnikus, Seth Malinowski.
A rákos sejtek mérése
A glioblasztóma, amelyet évente körülbelül 13,000 XNUMX amerikainál diagnosztizálnak, gyógyíthatatlan, de a sugár- és gyógyszeres kezelés segíthet meghosszabbítani a betegek várható élettartamát. A legtöbb nem éli túl egy-két évnél tovább.
„Ennél a betegségnél nincs sok ideje a kiigazításra. Tehát, ha hat hónapig hatástalan gyógyszert szed, az elég jelentős” – mondja Ligon. "Ez a fajta vizsgálat felgyorsíthatja a tanulási folyamatot minden egyes páciens számára, és segíthet a döntéshozatalban."
A glioblasztómával diagnosztizált betegek általában temozolomid (TMZ) nevű kemoterápiás gyógyszert kapnak. Ez a gyógyszer azonban csak a betegek körülbelül 50 százalékán segít.
Jelenleg az orvosok egy genetikai markert – az MGMT nevű gén metilációját – használhatják annak előrejelzésére, hogy a betegek reagálnak-e a TMZ-kezelésre. Azok a betegek, akik rendelkeznek ezzel a markerrel, általában jobban reagálnak a gyógyszerre. A marker azonban más genetikai tényezők miatt nem kínál megbízható előrejelzéseket minden beteg számára. Ligon szerint azoknak a betegeknek, akik nem reagálnak a TMZ-re, egy maroknyi alternatív gyógyszer áll rendelkezésre, vagy a betegek dönthetnek úgy, hogy részt vesznek egy klinikai vizsgálatban.
Az elmúlt években a Manalis és a Ligon egy új megközelítésen dolgoztak a betegek válaszreakcióinak előrejelzésében, amely a tumorsejtek kezelésre adott válaszának mérésén alapul, nem pedig a genomiális aláírásokon. Ezt a megközelítést funkcionális precíziós orvoslásnak nevezik.
„A funkcionális precíziós orvoslás mögött az az elképzelés áll, hogy a rák esetében vegyük be a páciens daganatos sejtjeit, adjuk be nekik azokat a gyógyszereket, amelyeket a beteg kaphat, és megjósoljuk, mi fog történni, mielőtt a betegnek adná őket” – mondja Ligon.
A tudósok a funkcionális precíziós orvoslás számos különböző megközelítésén dolgoznak, és az egyik módszer, amelyet Manalis és Ligon követett, a sejttömeg változásainak mérése a gyógyszeres kezelést követően. A megközelítés a Manalis laboratóriuma által kifejlesztett technológián alapul, egyedi cellák rendkívül magas mérésére pontosság átáramoltatva őket vibráló mikrocsatornák.
Néhány évvel ezelőtt Manalis, Ligon és kollégáik bebizonyították, hogy ezt a technológiát felhasználhatják annak elemzésére, hogy a rák két típusa, a glioblasztóma és az akut limfoblaszt leukémia hogyan reagál a kezelésre. Ez az eredmény az egyes sejtek többszöri mérésén alapult a gyógyszeres kezelés után, lehetővé téve a kutatók számára, hogy kiszámítsák, hogyan változott növekedési ütemük a kezelést követően. Kimutatták, hogy ez a statisztika, amelyet tömegakkumulációs rátának (MAR) neveztek, erősen előre jelezte, hogy a sejtek érzékenyek-e egy adott gyógyszerre.
Egy nagy áteresztőképességű változat ebből a rendszerből, amelyet 2016-ban fejlesztettek ki, betegenként mindössze 100 sejt felhasználásával pontos MAR-értéket tudtak kiszámítani. A MAR-technika hátránya azonban, hogy a sejteknek több órán keresztül a rendszerben kell maradniuk, így újra és újra le lehet őket mérni, hogy kiszámíthassuk a növekedési ütemet az idő múlásával.
Új tanulmányukban a kutatók úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy egy egyszerűbb és lényegesen gyorsabb megközelítés – az egysejttömeg-eloszlás finom változásainak mérése a gyógyszerrel kezelt és a kezeletlen rákos sejtek között – képes lenne-e megjósolni a betegek túlélését. Retrospektív vizsgálatot végeztek 69 beteg élő glioblasztóma tumorsejtjeivel, amelyeket a Ligon laboratóriumnak és a Dana-Farber Center for Patient Derived Modelsnek adományoztak, és ezeket használták szferoid szövettenyészetek termesztésére. A sejtek szétválasztása után a kutatók TMZ-vel kezelték őket, majd néhány nappal később megmérték a tömegüket.
Azt találták, hogy a sejtek közötti tömegkülönbség egyszerű mérésével a kezelés előtt és után, páciensmintánként mindössze 2,000 sejt felhasználásával, pontosan megjósolhatták, hogy a beteg reagált-e a TMZ-re vagy sem.
Jobb jóslatok
A kutatók kimutatták, hogy tömegmérésük ugyanolyan pontos, mint az MGMT metilációs marker, de a tömegmérés további előnye, hogy olyan betegeknél is működhet, akiknél a genetikai marker nem tár fel TMZ-érzékenységet. Sok más típusú rák esetében nincsenek olyan biomarkerek, amelyek segítségével megjósolható lenne a gyógyszerre adott válasz.
„A legtöbb rákos megbetegedésnek nincs olyan genomi markere, amelyet egyáltalán lehetne használni. Azzal érvelünk, hogy ez a funkcionális megközelítés más helyzetekben is működhet, amikor nincs lehetőség genomi markerre” – mondja Manalis.
Mivel a teszt a tömegváltozások mérésével működik, számos különböző típusú rákgyógyszer hatásának megfigyelésére használható, függetlenül azok hatásmechanizmusától. A TMZ a sejtciklus leállításával fejti ki hatását, aminek következtében a sejtek megnagyobbodnak, mivel már nem tudnak osztódni, de tömegüket továbbra is növelik. Más rákellenes szerek úgy fejtik ki hatásukat, hogy megzavarják a sejtek anyagcseréjét vagy károsítják azok szerkezetét, ami szintén befolyásolja a sejttömeget.
A kutatók hosszú távú reményei szerint ezzel a megközelítéssel több különböző gyógyszert is tesztelhetnek egy adott beteg sejtjein, hogy megjósolják, melyik kezelés lenne a legjobb az adott beteg számára.
"Ideális esetben azt a gyógyszert tesztelnénk, amelyet a páciens a legnagyobb valószínűséggel kap, de olyan dolgokat is tesztelnénk, amelyek a tartalék terv lenne: első, második és harmadik vonalbeli terápiák vagy gyógyszerek különböző kombinációi" - mondja Ligon. , aki a Brigham and Women's Hospital neuropatológiai osztályvezetőjeként, valamint a Boston Children's Hospital patológiai tanácsadójaként is dolgozik.
A Manalis és a Ligon közösen alapította a Travera nevű céget, amely engedélyezte ezt a technológiát, és most több különböző típusú rákból származó betegmintákból gyűjt adatokat, abban a reményben, hogy klinikailag validált laboratóriumi teszteket fejleszthetnek ki, amelyek segíthetik a betegeket.
Hivatkozás: Max A. Stockslager, Seth Malinowski, Mehdi Touat, Jennifer C. Yoon, Jack Geduldig, Mahnoor Mirza, Annette S. Kim: „Az egysejttömeg felhasználásával végzett funkcionális gyógyszerérzékenységi vizsgálat előrejelzi a kezelés kimenetelét a betegektől származó rák neuroszféra modellekben” , Patrick Y. Wen, Kin-Hoe Chow, Keith L. Ligon és Scott R. Manalis, 5. október 2021., Jelentések Cell.
DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109788
A kutatást az MIT Center for Precision Cancer Medicine, a DFCI Center for Patient Derived Models, a National Cancer Institute Cancer Systems Biology Konzorciuma és a Koch Institute Support (core) Grant finanszírozta a Nemzeti Rákkutató Intézettől.