Een UNIGE-team heeft een nieuwe aanpak ontwikkeld om behandelingen op maat te maken door ze te testen op kunstmatige tumoren.
Hoe bepaal je de effectiefste behandeling van darmkanker? De reactie op chemotherapie varieert sterk van patiënt tot patiënt. Een team van de UNIGE heeft een nieuwe methode ontwikkeld om verschillende medicijnen te testen, zonder door het lichaam van de getroffen persoon te gaan en zonder gebruik te maken van dierproeven. De onderzoekers gebruikten organoïden – miniatuurreproducties van organen en weefsels – afkomstig van patiënten en blootgesteld aan behandelingen. De resultaten van deze tests werden vervolgens gemodelleerd. Deze aanpak opent de weg naar geoptimaliseerde en op maat gemaakte therapieën tegen verschillende vormen van kanker en andere ziekten. Het is te vinden in het Journal of Experimental & Clinical Cancer Research.
Met meer dan 1,4 miljoen mensen die elk jaar worden getroffen – waarvan 700.000 dodelijk – is darmkanker de derde meest gediagnosticeerde kanker ter wereld en de tweede meest dodelijke, net na longkanker. De behandeling is voornamelijk gebaseerd op een combinatie van chemokuren genaamd FOLFOXIRI. De effectiviteit varieert echter van patiënt tot patiënt en de bijwerkingen zijn aanzienlijk. Het leidt bij de meeste patiënten ook tot progressieve geneesmiddel resistentie.
Hoe kunnen combinaties van chemotherapie voor elke patiënt worden getest en geoptimaliseerd zonder talloze bijwerkingen te veroorzaken? Een UNIGE-team onder leiding van Patrycja Nowak-Sliwinska, universitair hoofddocent aan de School of Pharmaceutical Sciences aan de Faculteit Wetenschappen van de UNIGE, en lid van het Translational Research Centre in Oncohematology (CRTOH), heeft de oplossing gevonden door organoïden te gebruiken. Deze driedimensionale cellulaire structuren, gecreëerd in het laboratorium, reproduceren de structuur en functies van bepaalde weefsels en organen.
Bijna als organen.
“Deze microweefsels zijn als zodanig geen organen”, verklaart George M. Ramzy, postdoctoraal onderzoeker aan de School of Pharmaceutical Sciences van de Faculteit Wetenschappen van de UNIGE en hoofsauteur van de studie. ‘‘Ze hebben een aantal belangrijke fysiologische verschillen, zoals het ontbreken van vasculaire of zenuwstelsel. Het zijn echter zeer effectieve modellen om behandelingen te testen.’’
De onderzoekers begonnen met kankerweefsel dat was afgenomen van onbehandelde patiënten in de Universitaire Ziekenhuizen van Genève (HUG). Door stamcellen uit deze weefsels te kweken – die zich geleidelijk verdeelden en organiseerden in driedimensionale structuren – konden de wetenschappers organoïden of tumoroïden produceren uit de tumor van elke patiënt.
”Vervolgens hebben we verschillende medicijnen op deze modellen getest, zonder hun genetische achtergrond te kennen”, legt Patrycja Nowak-Sliwinska uit. Deze individuele achtergrond bepaalt grotendeels de effectiviteit van de behandelingen. De onderzoekers begonnen daarom helemaal opnieuw en baseerden hun hele onderzoek op de observatie van de reactie van de cellen in realtime.
Snel, effectief en op maat.
Deze tumoravatars werden blootgesteld aan een reeks van zeven behandelingen die momenteel klinisch in gebruik zijn. Afhankelijk van de respons van elke patiënt organoïde, werden de combinatie en dosering van deze behandelingen aangepast. Alle resultaten werden wiskundig gemodelleerd om de optimale werkzaamheid en doses voor elke organoïde, d.w.z. voor elke patiënt, te voorspellen. Deze tests werden gedurende twee weken uitgevoerd. “Dit is een klinisch relevant tijdsbestek: het is het tijdsbestek dat de medische professie momenteel nodig heeft om na de diagnose een behandeling te kiezen”, zegt Patrycja Nowak-Sliwinska.
Dankzij een samenwerking tussen het UNIGE-onderzoekslaboratorium en de EPFL konden de onderzoekers vervolgens het stadium van de tumor van elke patiënt en de belangrijkste mutaties bepalen die betrokken zijn bij de progressie van de ziekte. Deze informatie is relevant en essentieel om de keuze en het werkingsmechanisme van elke geneesmiddelen combinatie beter te begrijpen. ”Elke patiënt is anders en vereist een specifieke behandeling”, voegt Patrycja Nowak-Sliwinska eraan toe.
Deze innovatieve aanpak, zonder diermodellen, is zojuist gepatenteerd. Het biedt een gepersonaliseerde behandeling voor vele vormen van kanker, maar ook voor andere ziekten zoals hart- en vaatziekten of virale ziekten. Proeven zijn aan de gang voor nierkanker. De volgende stap voor het onderzoeksteam is het werken aan organoïden uit voorbehandelde darmkanker tumoren, die dus tekenen van resistentie vertonen. Het doel is ook om de doorlooptijd van het optimalisatie proces te verkorten.
Vertaling: Andre Teirlinck