Блог

Dec 24, 2023

Путь для независимой от злокачественных опухолей и терапии оценки реакции на противораковые лекарства с использованием измерения клеточной массы

Том коммуникативной биологии

Биология связи, том 5, Номер статьи: 1295 (2022) Цитировать эту статью

1350 Доступов

1 Цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление издателя к этой статье было опубликовано 6 января 2023 г.

Эта статья была обновлена

Функциональная прецизионная медицина предлагает многообещающее дополнение к рекомендациям по терапии рака, основанным на геномике, путем тестирования эффективности лекарств непосредственно на опухолевых клетках пациента. Здесь мы описываем рабочий процесс, который использует измерения массы отдельных клеток с встроенной визуализацией в светлом поле и классификацией изображений на основе машинного обучения, чтобы расширить клиническую полезность такого функционального тестирования на рак. Используя эти измерения массы с помощью изображений, мы характеризуем сигналы массового ответа для 60 различных лекарств с различными механизмами действия в двенадцати различных типах клеток, демонстрируя улучшенную способность обнаруживать ответ на несколько медленно действующих лекарств по сравнению со стандартными анализами жизнеспособности клеток. Кроме того, мы используем этот рабочий процесс для оценки реакции на лекарства для различных форматов образцов первичной опухоли, включая кровь, костный мозг, тонкоигольные аспираты (FNA) и злокачественные жидкости, все с отчетами, создаваемыми в течение двух дней, и с результатами, соответствующими клиническим реакциям пациентов. Сочетание измерений с высоким разрешением, широкой применимости лекарств и злокачественных опухолей, а также быстрого возврата результатов, предлагаемых этим рабочим процессом, позволяет предположить, что он хорошо подходит для проведения клинически значимой функциональной оценки реакции на противораковые лекарства.

Эффективные биомаркеры для прецизионной онкологии требуют таких подходов к измерению, которые, помимо прогнозирования реакции пациента на терапию, позволяют собирать данные в рамках рутинной клинической помощи при раке. Ключевые ограничения включают ограниченное количество образцов опухолей для характеристики, биологическую гетерогенность и требование быстрого получения результатов для обеспечения клинической применимости.

Геномные биомаркеры стали золотым стандартом для выбора терапии в прецизионной онкологии, демонстрируя замечательную клиническую пользу при нескольких четко определенных геномных изменениях1,2,3. Однако недавние клинические результаты показали, что такие подходы, основанные на геномике, остаются ограниченными в масштабах. В частности, исследование Национального института рака — молекулярный анализ выбора терапии (NCI-MATCH) показало, что менее 20% пациентов были назначены на терапию на основании выявления действенной мутации4. Принимая во внимание результаты лечения пациентов, недавние исследования показали, что примерно 5–7% пациентов демонстрируют клиническую пользу от геном-таргетной терапии5,6. Более того, у пациентов, которые первоначально реагируют на лечение, часто развивается резистентность, и в этот момент последующий анализ действенных мутаций редко дает дополнительную информацию для определения дальнейшего лечения7. Таким образом, существует острая потребность в новых инструментах, которые дополнят геномные подходы и позволят обеспечить рациональный выбор терапии для более широкой популяции онкологических больных.

Функциональная прецизионная медицина предлагает один из таких подходов8,9. В то время как молекулярные, гистологические и геномные биомаркеры для прогнозирования реакции на противораковые лекарства основаны на косвенных измерениях клеточной функции, которые потенциально могут повлиять на выбор лекарства, функциональная точная медицина вместо этого измеряет эффект конкретных лекарств непосредственно на живых клетках, выделенных из опухоли пациента. Преимущество этого подхода заключается в том, что он предлагает по-настоящему персонализированный биомаркер потенциальной эффективности лекарств. Однако потребность в живых клетках создает определенные проблемы для тестирования, включая ограниченную клеточность, обеспечиваемую наиболее клинически доступными форматами образцов, потерю жизнеспособности клеток и быстрый фенотипический дрейф ex vivo. Из-за этих ограничений многие недавние разработки в области функциональной прецизионной медицины были сосредоточены на гематологических злокачественных новообразованиях, где доступ к большому количеству живых клеток из образца свежей опухоли более осуществим10,11,12,13,14,15. Однако более широкое применение этих подходов к солидным опухолям остается сложной задачей, часто требующей расширенной культуры для увеличения клеток ex vivo, чтобы можно было протестировать реакцию на лекарство16,17,18. Несмотря на обнадеживающий недавний прогресс в более быстром тестировании лекарств на свежевыделенных клетках солидных опухолей19, эти биомаркеры еще предстоит внедрить в рабочие процессы, которые позволят проводить рутинные клинические испытания.