Von Patienten stammende Organoide (Tumoroide)
Von Patienten stammende Organoide (PDO) für die onkologische Forschung
Die Verwendung von patienteneigenem Tumorgewebe hat das Forschungsgebiet der Wirkstoffentwicklung und Targetidentifizierung maßgeblich verändert und bietet ein translationales Werkzeug und ein physiologisch relevantes System zur Untersuchung der Tumorbiologie. Es fand ein Wandel von 2D-Assays hin zu 3D-Zellmodellsystemen statt, weil sie die In-vivo-Umgebung menschlicher Gewebe präziser nachbilden und ein besseres Vorhersageinstrument für die Wirkstoffforschung darstellen. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Organoiden, die aus von Patienten stammenden Zellen erzeugt wurden (patient-derived organoids, PDOs), in der onkologischen Forschung.
Von Patienten stammende Tumor-Organoide bzw. Tumoroide sind Kulturen aus Tumorzellen, die von individuellen Patienten stammen. PDOs werden aus Tumorbiopsien oder bei chirurgischen Eingriffen gewonnen und können als Modelle dienen, die das Verständnis patientenspezifischer Reaktionen auf Wirkstoffe und die Untersuchung des Wachstums von Krebszellen unterstützen. Verdaute Tumorstücke und Zellen, die aus patienteneigenen Tumoren gewonnen wurden, weisen Eigenschaften auf, die denen von Krebsstammzellen ähnlich sind. Sie können über mehrere Passagen vermehrt werden, um eine große Anzahl von Organoiden zu erzeugen, die die molekularen Eigenschaften des ursprünglichen Tumors beibehalten.
Brustkrebs und Darmkrebs sind zwei der häufigsten und herausforderndsten Arten von Krebs, von denen Patienten weltweit betroffen sind. Hier präsentieren wir unsere Forschung an von Patienten stammenden Krebs-Organoiden. Unsere Ergebnisse belegen das überragende Potenzial von PDOs im Vergleich zu anderen Geweben sowohl in der Präzisionsmedizin als auch bei der Hochdurchsatz-Erforschung von Wirkstoffen, insbesondere wenn Automatisierung mit High-Content Imaging und KI-Datenanalyse eingesetzt wird.
Brustkrebs-Organoide
Eine frühzeitige Erkennung und Behandlung von Tumoren ist für die Überlebensrate von Brustkrebspatientinnen entscheidend. Um den Krankheitsmechanismus zu verstehen, Tumorbiomarker zu analysieren und Krebsmedikamente zu testen, ist die Verwendung klinisch relevanter Tumormodelle erforderlich. Brustkrebs-Tumoroide bieten eine Plattform, mit der die Tumorphysiologie und das Ansprechen auf gezielte Therapien erforscht werden können.
Brustkrebs-Organoide werden aus primären Brusttumorzellen von Patienten oder Patientinnen gewonnen und in Multiwell-Platten inkubiert. Wenn sie in automatisierte Arbeitsabläufe des Wirkstoffscreenings eingesetzt werden, können Brustkrebs-Tumoroide zum Screening großer Verbindungsbibliotheken verwendet werden, mit dem Ziel, Leitverbindungen zu identifizieren.
Automatisiertes Imaging und die automatisierte Analyse von Tumoroiden ist auch für die quantitative Beurteilung phänotypischer Veränderungen und dosisabhängigen Ansprechens auf Wirkstoffe erforderlich. Nach Immunfluoreszenzfärbungen können Tumoroide mit einem automatisierten konfokalen Imaging-System analysiert werden, um die dosisabhängigen Effekte von Krebsmedikamenten zu untersuchen. Darüber hinaus können Softwarewerkzeuge aussagekräftige Daten liefern, wie z. B. zur Größe des Tumoroids, seiner Integrität (Fläche), der Intensität der verschiedenen Marker-Expressionsniveaus und der Anzahl der Zellen.
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Organoide von kolorektalen Karzinomen (CRC)
Aus Patienten stammende kolorektale Krebsorganoide (CRC-Organoide oder Darmkrebs-PDOs) sind multizelluläre Mini-Nachbildungen oder „Mini-Därme“ des 3D-Tumors, die aus Patientengewebe gewonnen und in einem Forschungslabor gezüchtet werden. Es hat sich gezeigt, dass sie die in vivo Eigenschaften des ursprünglichen Tumors beibehalten und auf Wirkstoffe ähnlich reagieren wie ihre abgeleiteten Organoide. Dies eröffnet bahnbrechende Möglichkeiten für die medizinische Forschung und die Erforschung von Wirkstoffen.
In diesem Beitrag werden die Entwicklung, Automatisierung und Anwendung von aus Patienten stammenden kolorektalen Krebsorganoiden in der Hochdurchsatz-Erforschung von Wirkstoffen behandelt. Unsere Ergebnisse zeigen das überragende Potenzial von PDOs im Vergleich zu anderen Geweben sowohl in der Präzisionsmedizin als auch bei der Hochdurchsatz-Erforschung von Wirkstoffen, wenn Automatisierung mit High-Content Imaging eingesetzt wird.
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Mehr großartige Ressourcen
Hier stellen wir Ergebnisse unserer Modellierung von Brustkrebserkrankungen mit PDOs vor, die aus primären Zellen aus einem Tumor erzeugt wurden, der einer Patientin entnommen wurde. Erfahren Sie, wie Sie das Wachstum von Brustkrebs-Tumoroiden und die Wirksamkeit von Krebsbehandlungen mithilfe von Hochdurchsatz-Screening- und High-Content-Imaging-Lösungen analysieren können: