Veterinarski istraživači su koristili organoide — trodimenzionalne strukture nalik na organe uzgojene iz matičnih ćelija i uzoraka tkiva — da bi istražili biološke procese raka pluća kod pasa, bolesti koja je mnogo ređa kod naših psećih prijatelja nego kod ljudi, ali često daleko smrtonosnije
Organoidi su trodimenzionalne strukture nalik organu uzgajane u laboratoriji koje nude daleko veću vernost složenim biološkim procesima nego tradicionalne ćelijske kulture koje se uzgajaju na ravnim 2D površinama. Ovi najsavremeniji modeli su tek nedavno razvijeni da pomognu u istraživanju ljudske biologije i bolesti. Ali istraživači su sada po prvi put primenili istraživačku tehniku na rak pluća kod pasa.
Studija koja opisuje tehnike i nalaze istraživača objavljena je u časopisu Biomedicine & Pharmacotherapy.
U domenu istraživanja raka, rak pluća se oduvek nazirao kao veliki protivnik u ljudskom svetu, ali naši voljeni pseći saputnici takođe mogu patiti od sopstvene verzije ove bolesti, poznate kao primarni pseći rak pluća.
Za pse kojima je dijagnostikovan rak pluća, izgledi mogu biti mračni. Mnogi slučajevi se otkrivaju tek kada je bolest već značajno napredovala, što dovodi do ograničenih mogućnosti lečenja. Hirurško uklanjanje plućnog tkiva, poznato kao plućna lobektomija, je uobičajen pristup, ali možda neće biti lekovito za uznapredovale slučajeve.
U stvari, srednje vreme preživljavanja za pse koji su podvrgnuti plućnoj lobektomiji kreće se između 160 i 450 dana, čak i sa hemoterapijom. Za pse sa ekstenzivnim rastom raka, prognoza je još mračnija, sa vremenom preživljavanja u rasponu od samo 60 do 180 dana.
Za razliku od humane medicine, gde su molekularno ciljane terapije postale promena u igri, takvi tretmani su retki u veterinarskoj praksi, ostavljajući našim krznenim prijateljima ograničene mogućnosti.
Uđite u svet 3D organoidnih kultura, najsavremenije tehnologije koja oponaša dinamiku živog tkiva bolje od tradicionalnih ćelijskih kultura. 3D organoidi su minijaturne, trodimenzionalne strukture koje se uzgajaju iz matičnih ćelija ili uzoraka tkiva u laboratoriji. Matične ćelije ili uzorci tkiva mogu se samoorganizovati u složene strukture nalik organu — dakle „organoid“.
Ćelije i strukture organoida mogu da stupaju u interakciju jedna sa drugom baš kao u stvarnom organu u živom organizmu u tri dimenzije, umesto tradicionalnih ćelijskih kultura koje se uzgajaju na ravnim, 2D površinama. Ovo omogućava naučnicima da proučavaju mnogo složenije biološke procese.
Istraživači veterinarske medicine mislili su da bi mogli da primene ovu novu tehniku na trnovit problem raka pluća kod pasa u nadi da bi mogli da identifikuju nove terapeutske puteve.
Uzeli su uzorke tumora od pasa sa rakom pluća, kao i iz zdravih delova njihovih pluća da bi stvorili organoide primarnog raka pluća kod pasa (cPLCO) i pseće normalne organoide pluća (cNLO).
„Nada je bila da će ovi organoidi replicirati arhitekturu tkiva raka pluća pasa bolje od bilo kojih prethodnih pokušaja ćelijskih kultura“, rekao je Tatsuia Usui odgovarajući autor studije i vanredni profesor na Odseku za nauku o životu životinja na Univerzitetu za poljoprivredu u Tokiju i Tehnologija.
Istraživači su otkrili da cPLCO verno odražava karakteristike njihovih originalnih tumorskih tkiva, kako u histološkoj morfologiji (u suštini, obliku i strukturi tkiva) tako i u molekularnim profilima, uključujući ekspresiju specifičnih tumorskih markera. Tumorski markeri su bilo koji molekuli, obično proteini, koje proizvode ćelije raka, ili druge ćelije u telu, kao odgovor na prisustvo raka koji daju bilo kakvu informaciju o raku.
Ovi markeri, proizvedeni u većim količinama nego kod normalnih zdravih pacijenata, su ono što kliničari i istraživači koriste da identifikuju koliko je rak agresivan i da li reaguje na lečenje.
Otkrili su da različiti sojevi psećih karcinoma pluća pokazuju različitu osetljivost na lekove protiv raka, otvarajući vrata potencijalu za personalizovane pristupe lečenju.
Naučnici su takođe identifikovali korelaciju između održivosti organoidnih ćelija i nivoa ekspresije specifičnih ciljnih molekula (u suštini koliko često se gen „uključuje“), kao što su receptor humanog epidermalnog faktora rasta 2 (HER2) i receptor epidermalnog faktora rasta ( EGFR). Ovo su oba proteina koji igraju ključnu ulogu u ćelijskoj signalizaciji, rastu i regulaciji. Ovo zapažanje bi moglo utrti put za terapije koje ciljaju ove molekule u budućnosti.
Sekvenciranje RNK je otkrilo da kancerogeni organoid pokazuje značajno povećanje u „uključenju“ 11 gena povezanih sa proliferacijom tumora kod drugih karcinoma.
Možda je najzanimljivije to što je kancerogeni organoid pokazao obogaćivanje signalnog puta proteina kinaze aktivirane mitogenom, takođe poznatog jednostavnije kao MEK-signalni put, obećavajući put za intervenciju, jer njegovi molekularni procesi omogućavaju prenos informacija sa receptora na površini ćelija do DNK u njenom jezgru.
Ovaj put, koji uključuje kaskadu proteina koji deluju na druge proteine, koji zauzvrat deluju na druge proteine, i tako dalje, ključan je za ćelijsku proliferaciju, diferencijaciju, preživljavanje i reagovanje na informacione signale izvan ćelije. Često, ako se bilo koji od koraka u procesu zaglavi u uključenom ili isključenom položaju, to može dovesti do rasta tumora.
Istraživači su testirali inhibitor MEK nazvan trametinib, koji je značajno smanjio održivost kancerogenog organoida i inhibirao rast tumora kada su ćelije raka presađene na modele zdravih ćelija.
Stvaranje organoida raka pluća pasa pruža moćno sredstvo za istraživanje bolesti do neviđenih detalja, što potencijalno dovodi do efikasnijih tretmana za naše četvoronožne prijatelje – ali može čak proširiti svoj uticaj i na područje raka pluća kod ljudi, nudeći nove dijagnostičke markere i terapeutske mete.
