Ao buscar opções de tratamento para medicina de precisão em oncologia, cada minuto é importante. Avanços tecnológicos, incluindo o uso de cultura de células 3D, abriram as portas para o desenvolvimento mais rápido e confiável de medicamentos. Ao imitar a similaridade biológica e a heterogeneidade complexa do tecido real, os modelos de organoides 3D permitem que os pesquisadores prevejam melhor os resultados das opções de tratamento, o que é especialmente útil no teste de medicamentos em cânceres que se espalharam para outros órgãos. Agora, mais do que nunca, os cientistas estão aproveitando os benefícios dos organoides - desde a previsão de respostas ao tratamento em células cancerígenas de pulmão e cólon até a melhoria das chances de um transplante de órgão bem-sucedido - inspirando esperança para pacientes em todo o mundo.
Prevendo Respostas ao Tratamento
Quando o tempo é essencial, ajuda ter acesso às ferramentas certas para superar desafios de fluxo de trabalho. Aqueles que estudam o câncer de pulmão de pequenas células (CPPC) sabem que coletar tecido para triagem de tratamento é desafiador, ainda mais quando se trata de metástases cerebrais. O CPPC é um câncer heterogêneo e agressivo, com baixas taxas de sobrevivência; a maioria dos pacientes vive apenas cerca de um ano após o diagnóstico. O rápido crescimento do tumor e as baixas taxas de sobrevivência tornam extremamente difícil obter tecidos viáveis. Na verdade, a escassez de tecidos para CPPC primário e metastático tem sido um obstáculo de longa data para a caracterização molecular da doença - uma questão que Amanda Linkous, PhD, Gerente Científica do Centro de Biologia de Sistemas do CPPC do Instituto Nacional do Câncer na Universidade Vanderbilt, conhece muito bem.
"Os organoides são úteis porque podemos gerar miniaturas de espécimes tumorais em uma placa dentro de microambientes que mimetizam órgãos humanos", diz a Dra. Linkous. "Esses são tumores que de outra forma não estariam disponíveis para nós - além de um espécime clínico a cada poucos meses. Agora, podemos produzi-los mensalmente em grande escala, o que nos permite obter mais informações que seriam muito limitadas se tivéssemos que depender apenas de espécimes da clínica."
Os organoides estão sendo cada vez mais utilizados em laboratórios ao redor do mundo, pois permitem ao pesquisador visualizar e manipular células de organoides em tempo real. Além disso, organoides que modelam o pulmão e o cérebro podem ser cultivados em apenas 4-6 semanas, eliminando a necessidade de procedimentos mais invasivos de obtenção de tecido.
Refletir a heterogeneidade do tecido também é importante para testes de tratamento e compreensão da taxa de sucesso a longo prazo dos tratamentos contra o câncer. "Apesar do fato de que o câncer colorretal é uma doença um tanto clássica, a terapia tem permanecido a mesma por mais de 40 ou 50 anos", diz Francesco Cambuli, PhD, Cientista Sênior no New York Genome Center. Assim como no câncer de pulmão, no estágio IV do câncer colorretal, o estudo do tumor primário é insuficiente; assim, os tumores metastáticos também devem ser abordados. Os organoides são adequados para estudar as respostas ao tratamento em diferentes sistemas de órgãos e estão sendo utilizados para prever o comportamento e a recorrência do tumor, mesmo em diferentes subtipos do mesmo câncer. De acordo com o Dr. Cambuli, "Em um tipo específico de tumor, pode haver cinco tipos heterogêneos diferentes. A vantagem do modelo de organoides é que ele pode ser usado para estudar e tratar todos os diferentes tipos de câncer colorretal."
Aprimorando o Sucesso de Transplantes de Órgãos
Assim como no câncer, o transplante de órgãos é um feito difícil que está condicionado ao tempo, especialmente em sistemas vitais como o fígado, pois não existem métodos estabelecidos para restaurar a função celular. Na verdade, a maioria dos tecidos transferidos durante o transplante é perdida devido à falha no enxerto nos primeiros dias após o transplante. A medicina de precisão e os métodos de cultura celular 3D oferecem uma oportunidade única de fornecer ao corpo células complexas e diferenciadas do fígado, cultivadas a partir de um doador humano e tratadas para combater doenças, que podem ser transplantadas em pacientes que perderam a função hepática. Culturas de esferoides têm demonstrado uma melhor função hepatocitária e resiliência durante o transplante através da veia porta ou cordão umbilical em comparação com células cultivadas em culturas 2D.
Nino Faleo, PhD, Cientista Sênior na Ambys Medicines, está aproveitando a tecnologia de esferoides 3D para expandir os limites do que é possível. "Ao aumentar a complexidade dos esferoides 3D, podemos melhor mimetizar a fisiologia do fígado e melhorar a função dos hepatócitos", diz o Dr. Faleo. "É empolgante pensar no quadro geral. Ter modelos de doenças mais precisos permite uma triagem de medicamentos mais rápida, o que reduz o tempo e, em última análise, os custos necessários para desenvolver novos tratamentos para os pacientes."
A colaboração impulsiona a inovação
A inovação é possibilitada por lições aprendidas por meio de tentativa e erro, e, neste caso, por cientistas e especialistas apaixonados que trabalham juntos para encontrar soluções. Empresas como a Corning Life Sciences trabalham lado a lado com os clientes para superar barreiras à descoberta. "Tive uma ótima experiência trabalhando com especialistas da Corning", diz o Dr. Faleo. "No início, eles ofereceram sua expertise e trouxeram muito conhecimento de produto para a mesa - o que encurtou meu período inicial de teste."
E quando se trata de aperfeiçoar fluxos de trabalho, a Dra. Linkous diz que pode contar com os conselhos técnicos da Corning para obter resultados mais consistentes ao longo do tempo. "Em determinado momento, tivemos um problema que fazia com que alguns dos organoides parassem de se expandir durante uma etapa específica", diz ela. "É bom colaborar com especialistas que sabem como otimizar produtos básicos de laboratório, como a matriz de Matrigel® da Corning, para superar esses desafios físicos."
A medicina de precisão avançou muito desde o Projeto Genoma Humano - a precisão na previsão da resposta de um indivíduo ao tratamento aumentou significativamente ao usar tumoroides (organoides derivados do paciente) em comparação com as linhas celulares derivadas do paciente do passado. Os cientistas progrediram no teste da eficácia de medicamentos anticâncer em avatares de pacientes, mas as possibilidades vão muito além da descoberta de medicamentos. Avanços na medicina de precisão e ciência preditiva fornecem um pequeno vislumbre do cuidado centrado no paciente do futuro, o que, sem dúvida, mudará a indústria da saúde como a conhecemos.