Nouvelle approche pour traiter les métastases cérébrales du mélanome
Un nouveau modèle d'organoïde aide à étudier efficacement les métastases cérébrales du mélanome.
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Le mélanome, c'est un type de cancer de la peau qui peut se propager à d'autres parties du corps, y compris le cerveau. Quand le mélanome arrive au cerveau, on appelle ça des métastases cérébrales de mélanome (MBM). Traiter les MBM, c'est vraiment compliqué parce que les thérapies traditionnelles qui marchent bien ailleurs ne sont souvent pas aussi efficaces dans le cerveau. Des études récentes ont montré qu'en combinant certains traitements, ça peut aider, mais il y a encore plein de choses à découvrir sur les meilleures façons de traiter les MBM, surtout quand les patients commencent à avoir des symptômes.
Défis dans le traitement des métastases cérébrales de mélanome
Un des gros problèmes avec le traitement des MBM, c'est la barrière hémato-encéphalique, qui protège le cerveau de substances nocives, mais qui rend aussi difficile l'arrivée des médicaments aux tumeurs cérébrales. En plus, l'environnement autour des tumeurs au cerveau est différent des autres parties du corps, ce qui peut influencer la façon dont les tumeurs réagissent au traitement. Les chercheurs ont découvert que les modèles expérimentaux existants ne reproduisent pas correctement comment les MBM réagissent aux thérapies.
Les techniques de labo classiques utilisent souvent des lignées cellulaires plates et bidimensionnelles pour étudier la réponse aux médicaments, mais celles-ci ne représentent pas vraiment la nature des tumeurs cérébrales humaines. Les modèles dérivés de patients, où on implante des échantillons de tumeurs dans des souris, donnent des données plus pertinentes mais sont lents et pas très efficaces. Il y a aussi des modèles d'organoïdes, qui sont des amas de cellules en trois dimensions et qui peuvent mieux représenter les complexités des tumeurs, mais beaucoup de techniques actuelles se basent encore sur des matériaux artificiels ou des types cellulaires trop simplifiés.
Nouveau modèle pour les métastases cérébrales de mélanome
Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour créer et étudier des organoïdes à partir de vraies tumeurs de patients sans utiliser de matériaux artificiels. Cette approche, appelée organoïdes explantés chirurgicalement (SXOs), utilise des échantillons de tumeurs prélevés directement sur les patients pendant la chirurgie. Les SXOs conservent les caractéristiques importantes des tumeurs originales et peuvent être cultivés en labo beaucoup plus vite que les modèles traditionnels.
Dans des travaux récents, les scientifiques ont réussi à créer des SXOs à partir de deux patients atteints de métastases cérébrales de mélanome. Ces organoïdes ont non seulement préservé les caractéristiques des tumeurs originales, mais ont aussi réagi aux thérapies ciblées comme prévu. C’est un grand pas, car cela ouvre de nouvelles possibilités pour tester des traitements avant de les utiliser sur les patients.
Création du modèle d’organoïde
Pour créer les SXOs, les chercheurs ont collecté des échantillons de tumeurs juste après la chirurgie. Les échantillons ont été manipulés avec soin pour préserver leur structure et ont été placés dans une solution nutritive spéciale pour favoriser leur croissance. Les organoïdes ont généralement mûri en deux à quatre semaines et ont été conservés pour des études supplémentaires.
Pendant ce temps, les chercheurs ont également préservé le tissu original des patients et les nouveaux organoïdes pour de futurs tests. Ils ont pu réaliser différentes expériences pour évaluer comment les organoïdes réagissaient aux traitements, en comparant leurs réactions à celles des tumeurs originales des patients.
Évaluation des organoïdes
Après la création des organoïdes, les scientifiques ont examiné leurs structures et caractéristiques au microscope. Ils ont utilisé des techniques de coloration spécifiques pour visualiser des caractéristiques clés, confirmant que les SXOs correspondaient aux tumeurs originales en termes de types cellulaires et de structure globale. C’était une étape importante car cela a montré que les SXOs pouvaient représenter de manière fiable les tumeurs originales, les rendant donc aptes à tester de nouveaux traitements.
Les chercheurs ont aussi testé les réactions des organoïdes à des thérapies ciblées qui ont réussi sur d’autres types de mélanome. Ils ont utilisé une lignée cellulaire bidimensionnelle dérivée de l’un des patients avec les organoïdes pour comparer les résultats. Quand ils ont été traités avec des médicaments spécifiques, les organoïdes ont montré une réponse similaire à celle de la lignée cellulaire, indiquant qu'ils pourraient servir d'outil précieux pour d'autres tests.
Potentiel pour le test thérapeutique
Avec les SXOs établis, les chercheurs ont pu réaliser différentes tests de médicaments pour évaluer leur efficacité contre les MBM. Ils ont traité les organoïdes avec des inhibiteurs spécifiques qui ciblent les voies de croissance des cellules de mélanome. Les résultats ont montré que les organoïdes réagissaient bien à ces traitements, avec de nombreuses cellules mourant comme prévu lorsqu’elles étaient exposées aux thérapies.
Cette capacité à tester des traitements dans un environnement de laboratoire qui imite étroitement les tumeurs réelles permet des investigations plus précises sur ce qui fonctionne le mieux pour les patients atteints de métastases cérébrales de mélanome. Les chercheurs soulignent l'importance d'utiliser des modèles dérivés de patients, car ils peuvent fournir des informations que les techniques de labo standard ratent souvent.
Avantages du nouveau modèle
L'introduction des SXOs apporte des avantages significatifs par rapport aux modèles actuels. D'abord, ils offrent une représentation plus fidèle des vraies tumeurs, facilitant l'étude de l'impact des traitements sur les cellules cancéreuses dans un environnement plus naturel. Ensuite, ils peuvent être produits relativement rapidement, en accord avec les délais cliniques pour la récupération et les décisions de traitement des patients. Enfin, l’utilisation des SXOs permet aux chercheurs d’explorer les interactions complexes entre les cellules cancéreuses et leur environnement, y compris les réponses immunitaires et la manière dont les tumeurs s'adaptent aux thérapies.
Limitations et perspectives futures
Bien que les résultats de l'utilisation des SXOs soient prometteurs, les chercheurs reconnaissent certaines limitations. Les études actuelles se sont concentrées sur juste quelques patients, ce qui signifie que des essais plus larges sont nécessaires pour déterminer à quel point ces résultats sont applicables à différents cas de mélanome. De plus, les traitements antérieurs que les patients ont reçus peuvent influencer la façon dont leurs tumeurs réagissent en laboratoire, ce qui pourrait compliquer l'interprétation des résultats.
En regardant vers l'avenir, l'équipe vise à affiner davantage le modèle SXO et à élargir son utilisation pour inclure plus de patients avec divers types de mélanome. Les chercheurs voient aussi des applications potentielles pour étudier les réponses immunitaires et tester de nouvelles combinaisons de thérapies, ce qui pourrait conduire à de meilleurs résultats pour les patients avec MBM.
Conclusion
Créer un modèle pour étudier les métastases cérébrales de mélanome à travers les SXOs représente un pas en avant important dans la recherche sur le cancer. En utilisant des tissus dérivés de patients sans matériaux artificiels, ces organoïdes offrent une vue plus réaliste de la façon dont les tumeurs se comportent et réagissent aux traitements. À mesure que les chercheurs continuent à peaufiner cette approche, elle promet d'améliorer les stratégies thérapeutiques et, en fin de compte, de bénéficier aux patients confrontés à cette forme de cancer difficile.
Titre: Matched three-dimensional organoids and two-dimensional cell lines of melanoma brain metastases mirror response to targeted molecular therapy
Résumé: PurposeDespite significant advances in the treatment paradigm for patients with metastatic melanoma, melanoma brain metastasis (MBM) continues to represent a significant treatment challenge. The study of MBM is limited, in part, by shortcomings in existing preclinical models. Surgically eXplanted Organoids (SXOs) are ex vivo, three-dimensional cultures prepared from primary tissue samples with minimal processing that recapitulate genotypic and phenotypic features of parent tumors and are grown without artificial extracellular scaffolding. We aimed to develop the first matched patient-derived SXO and cell line models of MBM to investigate responses to targeted therapy. MethodsMBM SXOs were created by a novel protocol incorporating techniques for establishing glioma and cutaneous melanoma organoids. A BRAFV600K-mutant and BRAF-wildtype MBM sample were collected directly from the operating room for downstream experiments. Organoids were cultured in an optimized culture medium without an artificial extracellular scaffold. Concurrently, matched patient-derived cell lines were created. Drug screens were conducted to assess treatment response in SXOs and cell lines. ResultsOrganoid growth was observed within 3-4 weeks, and MBM SXOs retained histological features of the parent tissue, including pleomorphic epithelioid cells with abundant cytoplasm, large nuclei, focal melanin accumulation, and strong SOX10 positivity. After sufficient growth, organoids could be manually parcellated to increase the number of replicates. Matched SXOs and cell lines demonstrated sensitivity to BRAF and MEK inhibitors. ConclusionHere, we describe the creation of a scaffold-free organoid model of MBM. Further study using SXOs may improve the translational relevance of preclinical studies and enable the study of the metastatic melanoma tumor microenvironment.
Auteurs: Kalil G. Abdullah, W. H. Hicks, L. C. Gattie, J. I. Traylor, D. Davar, Y. G. Najjar, T. E. Richardson, S. K. McBrayer
Dernière mise à jour: 2024-01-23 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576318
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576318.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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