Avanços em Modelos de Tumoroides para Tratamento do Câncer de Rim

Carcinoma de células renais (CCR) é um tipo de câncer de rim que afeta muita gente no mundo todo. Em 2022, teve mais de 434 mil novos casos e cerca de 155 mil mortes globalmente por causa dessa doença. Dentre os vários tipos de CCR, o carcinoma de células renais de células claras (ccCCR) é o mais comum, representando cerca de 70% de todos os casos de CCR. Um grande desafio no tratamento do CCR é que nem todos os pacientes respondem da mesma forma aos tratamentos. Essa variação acontece porque os tumores podem ser bem diferentes uns dos outros, dificultando saber qual tratamento vai funcionar melhor para cada pessoa. Apesar de novas terapias direcionadas terem sido criadas, esses tratamentos nem sempre funcionam de forma consistente, então tem uma necessidade urgente de encontrar maneiras melhores de entender esses tumores e seus ambientes.

#Modelos de Tumor

Desenvolver tratamentos precisos para o CCR tem sido complicado por causa da falta de modelos laboratoriais confiáveis que realmente reflitam as características dos tumores dos pacientes. Os modelos existentes, como linhagens celulares e xenógrafos derivados de pacientes, têm desvantagens significativas. Recentemente, os cientistas começaram a usar a tecnologia de organoides como uma alternativa promissora. Organoides são modelos 3D que imitam como os tumores crescem no corpo. Porém, um desafio com os modelos de Tumoroides atuais é que eles frequentemente não incluem partes importantes do ambiente do tumor, como células de suporte e componentes imunológicos.

#Importância da Expressão Gênica

Entender como os genes são expressos no câncer é essencial. Diferentes maneiras de emendar os genes podem aumentar a complexidade da mensagem genética, influenciando como os tumores se desenvolvem e progridem. Novas tecnologias permitiram um mapeamento detalhado da expressão gênica em tecidos tumorais, mas muitos desses métodos focam apenas em segmentos curtos de material genético, perdendo informações importantes sobre variações completas dos genes.

#Sistema de Cultura de Tumoroides

Na nossa pesquisa, criamos um sistema de cultura de tumoroides usando tecidos de ccCCR de pacientes. Esse sistema nos permitiu cultivar tumoroides que se pareciam bastante com os tumores originais. Usamos a tecnologia 10x Genomics Visium para analisar a expressão gênica espacial dentro desses tumoroides. Com técnicas avançadas de sequenciamento de longo alcance da Oxford Nanopore Technologies, conseguimos capturar a expressão de genes e isoformas de forma mais precisa do que com os métodos tradicionais.

#Materiais e Métodos

#Amostras de Tumoroides

Obtivemos amostras de tumores de carcinoma de células renais claras (ccCCR) de pacientes que estavam passando por cirurgia para o câncer de rim. As amostras foram armazenadas em um meio especial para mantê-las viáveis antes do processamento. Os tecidos tumorais foram cortados em pedaços menores. Parte de cada amostra foi fixada para exame posterior, enquanto o resto foi preparado para criar uma suspensão de células únicas. As células foram separadas e contadas, e um número específico delas foi colocado em um frasco especial para crescimento.

#Processamento e Imagem de Tecidos

Para preparar para a imagem, os tumoroides foram fixados e embebidos em gel de agarose antes de serem processados e embebidos em parafina. Usamos equipamentos de imagem avançados para capturar imagens detalhadas dos tumoroides, que foram então salvas para análise.

#Experimentos 10x Genomics

Usamos a tecnologia 10x Genomics Visium para otimizar as condições para estudar nossos tumoroides. Depois de preparar as amostras, geramos cDNA de comprimento total para estudar a expressão gênica.

#Sequenciamento de Longo Alcance

Com a tecnologia de nanopore mais recente, construímos bibliotecas para analisar o material genético. Depois do sequenciamento, processamos os dados para entender as expressões gênicas e como elas variavam dentro dos tumoroides.

#Análise Espacial

Para analisar a organização espacial da expressão gênica, desenvolvemos um script personalizado para processar os dados de sequenciamento. Usamos um software específico para gerar matrizes detalhadas de expressão gênica, permitindo visualizar como diferentes partes dos tumoroides exprimem genes de maneiras diferentes.

#Resultados

Nossa análise revelou áreas distintas dentro dos tumoroides que exibiam padrões de expressão gênica diferentes, destacando a complexidade dentro dos tumores. Identificamos vários grupos principais com base nos perfis de expressão gênica, cada um associado a processos biológicos e funções específicas.

#Características dos Grupos

1. Grupo 1: Esse grupo mostrou altos níveis de genes associados à produção de proteínas, indicando processos ativos de fabricação de novas proteínas.

2. Grupo 2: Aqui, observamos expressões mais altas de genes ligados ao movimento celular e resposta a sinais. Isso combinava com nossas observações de áreas celulares mais densas.

3. Grupo 3: Essa área tinha níveis elevados de genes relacionados à produção de energia, sugerindo uma atividade metabólica maior.

4. Grupo 4: Encontramos genes relacionados à quebra de proteínas e respostas imunológicas, indicando um papel em como o corpo luta contra doenças.

5. Grupo 5: Os genes desse grupo estavam envolvidos na produção de ATP, sinalizando um papel na criação de energia e crescimento celular.

#Expressão de Isoformas

Também examinamos diferentes formas de genes específicos (isoformas) e suas expressões pelos tumoroides. Algumas isoformas mostraram padrões de expressão únicos em áreas específicas, sugerindo que diferentes partes do tumor podem ter necessidades metabólicas diferentes.

#Conclusão

O estudo dos tumoroides de ccCCR mostrou resultados promissores para entender a complexidade do câncer de rim. Ao criar um sistema que se parece muito com tumores reais, conseguimos identificar várias expressões gênicas e suas distribuições espaciais. Essas descobertas destacam a importância de estudar a heterogeneidade tumoral para prever melhor as respostas dos pacientes aos tratamentos. Com técnicas avançadas como sequenciamento de longo alcance e análise espacial, conseguimos entender melhor como os tumores renais funcionam e interagem com seus ambientes. Esse conhecimento pode abrir caminho para estratégias de tratamento mais eficazes e personalizadas no futuro.

Combinando diferentes abordagens analíticas, conseguimos explorar melhor os muitos aspectos do ccCCR, levando a decisões mais informadas em ambientes clínicos e, no final, melhores resultados para os pacientes. Nossa pesquisa ressalta a necessidade de continuar os esforços para refinar e utilizar modelos de tumoroides para enfrentar os desafios no tratamento do câncer, especialmente em doenças complexas como o ccCCR. O futuro da pesquisa sobre câncer provavelmente vai se concentrar nessas tecnologias inovadoras para criar terapias mais personalizadas que reflitam as características únicas de cada tumor de paciente.