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Nuovo approccio per trattare le metastasi cerebrali da melanoma

Un nuovo modello di organoide aiuta a studiare efficacemente le metastasi cerebrali del melanoma.

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Il melanoma è un tipo di cancro della pelle che può diffondersi in altre parti del corpo, incluso il cervello. Quando il melanoma si diffonde al cervello, si chiama metastasi cerebrale da melanoma (MBM). Trattare la MBM è abbastanza difficile perché le terapie tradizionali che funzionano bene in altre parti del corpo spesso non sono efficaci come nel cervello. Studi recenti hanno dimostrato che combinare certi trattamenti può aiutare, ma c'è ancora molto da scoprire sui migliori modi per trattare la MBM, specialmente quando i pazienti mostrano sintomi.

Sfide nel Trattare la Metastasi Cerebrale da Melanoma

Uno dei problemi principali nel trattare la MBM è che la barriera emato-encefalica, che protegge il cervello da sostanze nocive, rende difficile per i farmaci raggiungere i tumori cerebrali. Inoltre, l'ambiente intorno ai tumori cerebrali è diverso da altre parti del corpo, il che può influenzare come i tumori rispondono ai trattamenti. I ricercatori hanno scoperto che i modelli sperimentali esistenti non imitano adeguatamente come la MBM reagisce alle terapie.

Le tecniche di laboratorio comuni spesso usano linee cellulari piatte e bidimensionali per studiare la risposta ai farmaci, ma queste non rappresentano davvero la natura dei tumori cerebrali umani. I modelli derivati dai pazienti, che comportano l'impianto di campioni di tumore nei topi, forniscono dati più pertinenti ma sono lenti e poco efficienti. Ci sono anche modelli organoidi, che sono aggregati tridimensionali di cellule che possono meglio rappresentare le complessità dei tumori, ma molte tecniche attuali si basano ancora su materiali artificiali o tipi cellulari eccessivamente semplificati.

Nuovo Modello per la Metastasi Cerebrale da Melanoma

Per affrontare queste sfide, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per creare e studiare organoidi da tumori reali dei pazienti senza utilizzare materiali artificiali. Questo approccio, chiamato Organoidi Esplantati Chirurgicamente (SXOs), utilizza campioni di tumore presi direttamente dai pazienti durante l'intervento chirurgico. Gli SXOs mantengono le caratteristiche importanti dei tumori originali e possono essere coltivati in laboratorio molto più rapidamente rispetto ai modelli tradizionali.

In lavori recenti, gli scienziati hanno creato con successo SXOs da due pazienti con metastasi cerebrale da melanoma. Questi organoidi non solo preservavano le caratteristiche dei tumori originali, ma rispondevano anche alle terapie mirate come previsto. Questo è significativo perché apre a nuove possibilità per testare i trattamenti prima che vengano utilizzati nei pazienti.

Creazione del Modello Organoid

Per creare gli SXOs, i ricercatori hanno raccolto campioni di tumore dai pazienti immediatamente dopo l'intervento. I campioni sono stati trattati con cura per preservarne la struttura e sono stati poi posti in una soluzione nutriente speciale progettata per sostenere la loro crescita. Gli organoidi solitamente maturano in due o quattro settimane e vengono mantenuti per studi successivi.

Durante questo periodo, i ricercatori hanno anche conservato il tessuto originale del paziente e i nuovi organoidi per test futuri. Hanno potuto eseguire vari esperimenti per valutare quanto bene gli organoidi rispondessero ai trattamenti, confrontando le loro reazioni con quelle dei tumori originali dei pazienti.

Valutazione degli Organoidi

Dopo la creazione degli organoidi, gli scienziati hanno esaminato le loro strutture e caratteristiche al microscopio. Hanno utilizzato tecniche di colorazione specifiche per visualizzare le caratteristiche chiave, confermando che gli SXOs corrispondevano ai tumori originali in termini di tipi cellulari e struttura generale. Questo è stato un passo importante perché ha dimostrato che gli SXOs possono rappresentare affidabilmente i tumori originali, rendendoli idonei per testare nuovi trattamenti.

I ricercatori hanno anche testato le risposte degli organoidi a terapie mirate che hanno avuto successo in altri tipi di melanoma. Hanno utilizzato una linea cellulare bidimensionale derivata da uno dei pazienti insieme agli organoidi per confrontare i risultati. Quando trattati con specifici farmaci, gli organoidi hanno mostrato una risposta simile alla linea cellulare, indicando che possono servire come uno strumento prezioso per ulteriori test.

Potenziale per Test Terapeutici

Con gli SXOs stabiliti, i ricercatori possono eseguire vari test sui farmaci per valutarne l'efficacia contro la MBM. Hanno trattato gli organoidi con specifici inibitori che mirano ai percorsi di crescita delle cellule di melanoma. I risultati hanno mostrato che gli organoidi rispondevano bene a questi trattamenti, con molte delle cellule che morivano come previsto quando esposte alle terapie.

Questa capacità di testare trattamenti in un ambiente di laboratorio che imita da vicino i tumori reali consente indagini più precise su ciò che funziona meglio per i pazienti con metastasi cerebrale da melanoma. I ricercatori hanno sottolineato l'importanza di utilizzare modelli derivati dai pazienti, poiché possono fornire informazioni che le tecniche di laboratorio standard spesso mancano.

Vantaggi del Nuovo Modello

L'introduzione degli SXOs porta con sé vantaggi significativi rispetto ai modelli attuali. Prima di tutto, offrono una rappresentazione più fedele dei tumori reali, rendendo più facile studiare come i trattamenti influenzano le cellule cancerose in un ambiente più naturale. In secondo luogo, possono essere prodotti relativamente rapidamente, allineandosi con i tempi clinici per il recupero e le decisioni di trattamento dei pazienti. Infine, utilizzare SXOs consente ai ricercatori di esplorare le complesse interazioni tra le cellule tumorali e il loro ambiente circostante, inclusi le risposte immunitarie e come i tumori si adattano alle terapie.

Limitazioni e Direzioni Future

Sebbene i risultati dell'uso degli SXOs siano promettenti, i ricercatori riconoscono alcune limitazioni. Gli studi attuali si sono concentrati solo su pochi pazienti, il che significa che sono necessari studi più ampi per determinare quanto siano applicabili questi risultati a diversi casi di melanoma. Inoltre, i trattamenti precedenti che i pazienti hanno ricevuto possono influenzare come i loro tumori rispondono in laboratorio, il che potrebbe complicare le interpretazioni dei risultati.

Guardando al futuro, il team mira a perfezionare ulteriormente il modello SXO e ad espandere il suo uso per includere più pazienti con vari tipi di melanoma. I ricercatori vedono anche potenziali applicazioni per studiare le risposte immunitarie e testare nuove combinazioni di terapie, che potrebbero portare a risultati migliori per i pazienti con MBM.

Conclusione

Creare un modello per studiare la metastasi cerebrale da melanoma attraverso gli SXOs rappresenta un passo significativo avanti nella ricerca sul cancro. Utilizzando tessuti derivati dai pazienti senza materiali artificiali, questi organoidi offrono una visione più realistica di come i tumori si comportano e rispondono ai trattamenti. Man mano che i ricercatori continuano a perfezionare questo approccio, promette di migliorare le strategie terapeutiche e, in ultima analisi, di avvantaggiare i pazienti che affrontano questa forma di cancro difficile.

Fonte originale

Titolo: Matched three-dimensional organoids and two-dimensional cell lines of melanoma brain metastases mirror response to targeted molecular therapy

Estratto: 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.

Autori: Kalil G. Abdullah, W. H. Hicks, L. C. Gattie, J. I. Traylor, D. Davar, Y. G. Najjar, T. E. Richardson, S. K. McBrayer

Ultimo aggiornamento: 2024-01-23 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576318

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576318.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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