Tumor- in-a- Schale zeigt Versprechen zur Verbesserung der Brustkrebs- Chemo

Einer der tragische Gegebenheiten von Krebs ist , dass die verwendeten , sie zu behandeln Medikamente sind hochgiftig und deren Wirksamkeit variiert unvorhersehbar von Patient zu Patient . Es wird jedoch eine neue " Tumor - in-a- Schale " Technologie bereit, diese Realität durch schnell beurteilen, wie wirksam bestimmte Anti-Krebs- Cocktails auf die individuelle Krebs zuvor ändern Chemotherapie beginnt .


Menschliche Tumor Organoiden , die einem Krebsmedikament reagieren beginnen Schrumpfen innerhalb von 72 Stunden , während diejenigen , die mit dem Medikament resistent sind weiter wachsen.
Bildnachweis: Skala Lab / Vanderbilt

Ein Team von biomedizinische Ingenieure an der Vanderbilt University von Assistenzprofessor Melissa Skala geleitet hat , die Technik , die Fluoreszenz-Bildgebung verwendet , um die Reaktion von dreidimensionalen Blöcken von Tumoren von Patienten entnommen und in verschiedenen Krebsmedikamenten ausgesetzt Überwachung entwickelt.

In einem Artikel vor kurzem von der Zeitschrift Cancer Research die Ingenieure beschreiben Anwendung der Technik auf den drei Hauptformenveröffentlicht Brustkrebs . Sie berichten , daß der Test einen deutlichen Rückgang in der metabolischen Aktivität von allen drei Arten von Tumoren innerhalb von 72 Stunden zu erfassen , wenn er einem wirksamen Medikament ausgesetzt wohin Tumoren , die resistent gegenüber einem Arzneimittel gab keine Veränderung .


Fluoreszenzbilder von Brusttumor Organoide zeigen das Niveau der Stoffwechselaktivität in den Bahnen, die die Zellen verwenden, um die Energie, die sie sich zu teilen brauchen. Die blaue Farbe zeigt einen niedrigen Aktivitätsniveau , während Orange steht für eine hohe Aktivität. Die beiden oberen Bilder sind Organoide von Mausbrusttumorzellenmit dem Krebsmedikament Trastuzumab behandelt. Die Tatsache, dass sie überwiegend blau anzeigt, dass der Wirkstoff Hemmung ihrer growth.The unteren zwei Bilder Organoide von zwei verschiedenen Arten von menschlichen Brusttumorzellen hergestellt : triple negativen auf der linken und einem Östrogen -Rezeptor auf der rechten Seite.
Bildnachweis: Skala Lab / Vanderbilt

Eine von acht Frauen in den Vereinigten Staaten wird invasivem Brustkrebs in ihrem Leben zu entwickeln. Brustkrebs tötet etwa 40.000 Frauen pro Jahr und ist damit die zweithäufigste Ursache für Krebstod bei Frauen - nur von Lungenkrebs übertroffen , nach der American Cancer Society.

Wenn Brustkrebs diagnostiziert wird, wird die medikamentöse Behandlung , die der Patient vorwiegend auf den Ergebnissen von einer Biopsie , die verwendet wird , um die Art des zu identifizieren basierend Tumor sie hat. Die Wirksamkeit der anfänglichen Behandlung nach zwei bis drei Monaten durch Bestimmung, ob die Tumore schrumpfen oder wachsen weiter beurteilt.

Laut mehreren Studien , in über 100.000 Fällen pro Jahr die Brustkrebs nie zu den Standard- Medikamente reagieren , entweder von Anfang an oder nach wiederholten Dosen . Infolgedessen müssen 33 bis 43 Prozent der Patienten , unterschiedliche Wirkstoffkombinationeneingeschaltet werden.

" Im Moment ist es ein Ratespiel ", sagte Skala . " Wir hoffen, dass unser Test deutlich verbessert die Überlebenschancen von Brustkrebspatientinnen , indem sie Ärzte , um die effektivste , aber mindestens toxische Form der Chemotherapie für jeden einzelnen Patienten zu identifizieren, bevor die Behandlung beginnt . "

Mehr als 100 verschiedene Antikrebs-Arzneimittel sind derzeit verfügbar , aber nur 10 bis 15 werden regelmäßig verwendet .

Die neue " Tumor in einer Schale " Verfahren beginnt , indem sie die Krebsgewebe während der Operation oder Biopsie entnommen , schneiden sie in kleine Stücke und setzen sie in eine spezielle Kollagen-Gel , das sie als " Organoide " , die die dreidimensionale Struktur beizubehalten hält der ursprüngliche Tumor und sind Stützzellen aus der Tumor die Umwelt.

Das herkömmliche Verfahren zur Kultivierung von Tumorzellen produziert eine Einzelschicht von Zellen, die aus dem ursprünglichen Tumor wesentlich anders verhalten. So Krebsforscher haben Verfahren zum Kultivieren von dreidimensionalen Tumor Organoiden , die das Verhalten der ursprünglichen Tumoren nachahmen , so dass sie zu untersuchen , wie sie wachsen entwickelt.

"Dies ist das erste Mal, das 3-D- Kultivierungsverfahren verwendet worden, um die Wirksamkeit verschiedener Medikamente auf Tumoren von einzelnen Patienten vorhersagen ", sagte Doktorand Alex Walsh, der eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Test gespielt hat.

Die Forscher verwenden eine Technik namens " optische metabolische Bildgebung ", um die Aktivität der Organoide messen. Die Technik verwendet einen Laser, der auf die Frequenzen , die zwei Schlüsselenzyme in die Zellen zum Fluoreszieren veranlassen abgestimmt ist . Messen der Änderungen in der Intensität der resultierenden Fluoreszenz bietet ein "dynamisches Auslesen des zellulären Metabolismus ", die eine sensitive Biomarker der Arzneimittelantwort. Ihre Untersuchungen zeigen, Maßnahmen gegen den Drogen Expositionen innerhalb von 24 Stunden .

"Wir treffen den Tumor mit einem Stempel und sehen, wie es reagiert ", sagte Skala, "Es ist billig und schnell und anpassungsfähig an Hochdurchsatzscreening so kann es verwendet werden, um Dutzende von Drogen oder Medikamenten-Kombinationen gleichzeitig zu testen. "

Der Test misst auch die Antworten aller einzelnen Zellen in der organoiden . Dies ist wichtig, weil Tumore sind nicht alle gleich , und einige Arten von Tumorzellen kann unterschiedlich auf ein bestimmtes Medikament als eine andere Reaktion , Skala hingewiesen. Wenn ein Arzneimittel Cocktail tötet 90 Prozent der Krebszellen, jedoch nicht die verbleibenden 10 Prozent auswirken können die resistente Tumorzellen übernehmen und zu bewirken, dass der Tumor wieder nachwachsen .

" Unser Test soll es ermöglichen , Arzneimittelkombinationen , die alle Krebszellen in einem Tumor zu töten, zu finden", sagte Skala .

Bisher haben sie die Methode ausführlich in Mäusen und sechs Proben von menschlichen Tumoren mit Hilfe von vier Krebsmedikamente tätig ist häufig verwendet, um Brustkrebs und zwei experimentelle Medikamente zu behandeln getestet.

"Der nächste Schritt ist es, Tumoren von mehr menschlichen Patienten zu testen und sehen, wie die Ergebnisse im Vergleich zu der Antwort , dass die Patienten auf eine Chemotherapie ", sagte Walsh .

Wenn diese Experimente validiert die Testergebnisse , wie die Forscher erwarten , so schätzen sie, dass es klinisch verfügbar innerhalb von 5-10 Jahren werden könnte.

Nach der Validierung der Test für Brustkrebs wollen sie sehen, wie gut es funktioniert mit Bauchspeicheldrüsenkrebs. Obwohl Bauchspeicheldrüsenkrebs ist relativ selten , was etwa 3 Prozent aller Fälle von Krebs in den Vereinigten Staaten , hat es eine sehr hohe Sterblichkeit , also ist es für über 7 Prozent aller Krebstodesfälle verantwortlich ist.