Des scientifiques du Centre de recherche sur le cancer allemand (DKFZ) et de l'Université de Shanghaittech ont développé une méthode innovante pour la croissance des tumeurs cérébrales de patients individuels en laboratoire qui imitent la structure d'origine et la propriété moléculaire de la tumeur parentale aussi étroitement que possible. Les tests de dépistage de médicaments dans ce modèle se sont très bien corrélés avec les réponses réelles des patients, ce qui en fait une méthode précieuse pour étudier les thérapies.
Les organoïdes tumoraux, à savoir les mini-tumors cultivés à partir de matériel chirurgical dans la boîte de culture, sont désormais largement utilisés dans la recherche sur le cancer. De nombreux groupes de recherche ont déjà développé des approches pour cultiver des tumeurs cérébrales en laboratoire, en particulier pour les glioblastomes très agressifs. Cependant, la complexité des tumeurs est un défi majeur pour cette recherche. Dans de nombreuses méthodes existantes, les mini-tumors perdent rapidement des propriétés importantes ou les interactions entre les cellules tumorales et leur environnement ne peuvent pas être représentées adéquatement.
Le nouveau modèle de Haikun Liu, DKFZ, repose sur des organoïdes cérébraux – un type de «mini-cerveau» généré à partir de cellules souches pluripotentes humaines induites. Dans ces organoïdes, qui présentent des propriétés en forme de cerveau, les chercheurs poussent des échantillons de tumeurs fraîchement prélevés. Cela crée un modèle de la tumeur qui imite avec précision la diversité des types de cellules, l'environnement tumoral complexe et les caractéristiques moléculaires de la tumeur d'origine. Les chercheurs ont nommé la nouvelle méthode IPTO (organoïde tumoral individualisé de patient). Cette méthode a été testée dans des échantillons de patients dans des hôpitaux de Heidelberg, Mannheim et validés dans un grand nombre de patients tumoraux cérébraux à Shanghai en collaboration avec l'Université de Shanghaittech.
Avec IPTOS, nous pouvons non seulement maintenir la structure et l'hétérogénéité des tumeurs, mais aussi prédire leur réponse à différentes thérapies. «
Haikun Liu, chef d'étude
Ce qui rend cette méthode si spéciale, c'est qu'elle peut être appliquée à un large éventail de tumeurs du système nerveux central, des tumeurs cérébrales agressives telles que les glioblastomes aux métastases cérébrales, qui se produisent chez environ 20% de tous les patients cancéreux. Dans la présente étude, l'équipe a cultivé des IPTO de jusqu'à 48 entités tumorales, notamment des tumeurs cérébrales pédiatriques, différentes formes de glioblastome et des métastases cérébrales du cancer du sein, du poumon ou du côlon.
« Nous émettons l'hypothèse que la communication entre les neurones et les cellules cancéreuses du modèle IPTO favorise la croissance des tumeurs du système nerveux central, reflétant les développements récents dans les neurosciences du cancer », explique Liu.
Les chercheurs ont constaté que le modèle IPTO était particulièrement utile pour tester l'efficacité de la chimiothérapie ou d'autres médicaments anticancéreux sur des tumeurs individuelles. Dans une étude prospective de 35 patients atteints de glioblastome, les IPTO ont pu prédire avec précision la réponse à l'important médicament témozolomide. Cela marque le premier modèle préclinique de tumeurs cérébrales qui prédit la réponse du patient dans le cadre de la clinique prospective. Dans les expériences avec des IPTOS cultivés à partir de métastases cérébrales, les mini-tumors dans la boîte de culture reflètent également avec précision les résultats du traitement avec des médicaments ciblés – une étape décisive vers la médecine personnalisée. Étant donné que la quantité de cellules immunitaires correspond également aux IPTOS et à leurs tumeurs parents, les mini-tumors sont déjà testés pour leur pertinence pour prédire l'efficacité des immunothérapies.
« Nous sommes très ravis que des médecins de nombreux pays différents nous ont déjà approchés pour explorer comment utiliser le modèle IPTO pour trouver les meilleures options de traitement pour leurs patients plus rapidement et de manière fiable », explique Liu, expert des cellules souches, qui vient de fonder un Spin DKFZ -Dof avec ses collègues pour explorer davantage le potentiel des IPTO pour les tests de médicament, l'équipe collectera les données moléculaires de haute qualité du traitement médicamenteux et utilisera ces données pour la formation de modèles d'intelligence artificielle avancés qui peuvent aider à trouver le meilleur traitement pour les patients atteints de cancer du cerveau . Cependant, la méthode doit encore être évaluée avant de pouvoir être utilisée dans les soins aux patients.
