Funktionaalinen kasvainorganoidien viljelymenetelmä immuno-onkologisten lääkevasteiden tutkimuksessa

Abstract

Immuno-onkologisilla hoidoilla on saavutettu pitkäkestoisia kliinisiä vasteita monissa syövissä ja yksittäisillä potilailla, mutta niiden tehokkuus on edelleen rajallinen. Immuno-onkologisten syöpähoitojen tehokkuuden edistämiseksi ja hoitojen kohdentamisen tehostamiseksi tarvitaan syvempää ymmärrystä lääkeaineiden ja immuunijärjestelmän eri solujen suhteista yksittäisen potilaan tasolla. Viime aikoina on kehitetty lukuisia erilaisia kolmiulotteisia (3D) soluviljelymalleja, joilla mahdollistetaan syöpäsolujen viljely todenmukaisemmissa in vivo -kudosrakennetta jäljittelevissä olosuhteissa. Näissä 3D viljelymalleissa syöpäsolut polarisoituvat ja muodostavat sferoideja tai organoideja, jotka yhdessä erilaisten mikrokuviointiteknologioiden, kuva-analyysi- ja koneoppimistyökalujen avulla mahdollistavat korkean suorituskyvyn lääkeaineseulontaa sekä uusia työkaluja solubiologisten ilmöiden analysoimiseen ja luokittelemiseen. Immuno-onkologisten lääkeaineiden tutkimuksen yhteydessä näitä menetelmiä voidaan mahdollisesti käyttää myös tutkittaessa syöpä - immuunisolu vuorovaikutuksia, immunologisten syöpähoitojen tehoa sekä adaptiivisen immuunivasteen aktiivisuutta. Työssä kehitettiin ja sovellettiin korkean suorituskyvyn 3D-soluviljelymenetelmää, jonka avulla pystyttiin onnistuneesti tutkimaan funktionaalisesti potilasperäisten syöpäsolujen muodostamien organoidien lääkeherkkyyksiä sekä syöpä - immuunisolu vuorovaikutuksia eri lääkekäsittelyjen aikana ex vivo. Tämän lisäksi työssä luotiin viljelyalustalla muodostuneiden organoidien fenotyyppien luokittelemiseen koneoppimistyökalu, mikä mahdollisti organoidien morfologiaan sekä immuunisolujen aktiivisuuteen perustuvan luokittelun. Työn aikana kerätty kuva-aineisto mahdollisti fenotyyppien luokittelemisen kahteen luokkaan, mutta aineiston kasvaessa työkalua voidaan soveltaa useampien fenotyyppien luokitteluun. Syöpäsolujen soveltuvuus organoidien muodostamiseen sekä toistettavien organoidien luominen havaittiin olevan merkittävässä roolissa lääkeherkkyysmäärityksen toimivuuden kannalta.