Patient-Derived SNU Models for Personalized Gastric Cancer Treatment

Magenkrebs stellt nach wie vor eine erhebliche globale Gesundheitsbelastung dar, wobei die molekularen Subtypen, das Ansprechen auf die Behandlung und die klinischen Ergebnisse sehr heterogen sind. Wir bei Cytion sind uns bewusst, dass die Ära der personalisierten Medizin präklinische Modelle erfordert, die diese Heterogenität erfassen und eine patientenspezifische Behandlungsoptimierung ermöglichen. Die SNU-Magenkrebs-Zelllinien, die aus einer Kohorte koreanischer Patienten mit unterschiedlichen klinisch-pathologischen Merkmalen gewonnen wurden, stellen eine einzigartige Ressource für die Entwicklung und Validierung personalisierter Behandlungsstrategien bei dieser schwierigen bösartigen Erkrankung dar.

Wichtigste Erkenntnisse

• SNU-Gastrarzelllinien repräsentieren verschiedene molekulare Subtypen und ermöglichen Forschung im Bereich der Präzisionsmedizin
• Genetische Profilerstellung ermöglicht die Anpassung von Zelllinienmodellen an Tumormerkmale von Patienten
• Die Erstellung von Profilen zur Medikamentenempfindlichkeit sagt das Ansprechen auf gezielte und konventionelle Therapien voraus
• Biomarker-gesteuerte Behandlungsauswahl verbessert therapeutische Ergebnisse
• Panel-basiertes Screening identifiziert optimale Therapien für spezifische molekulare Zusammenhänge

Molekulare Subtypisierung und Auswahl von Zelllinien

Die Klassifizierung des Cancer Genome Atlas (TCGA) unterteilt Magenkrebs in vier molekulare Subtypen mit unterschiedlichen biologischen Merkmalen und therapeutischen Auswirkungen: EBV-positiv, Mikrosatelliteninstabilität-hoch (MSI-H), genomisch stabil (GS) und chromosomale Instabilität (CIN). Für eine wirksame personalisierte Behandlung sind Modelle erforderlich, die jeden Subtyp repräsentieren.

Unsere AGS-Zellen (300408) sind ein gut charakterisiertes Adenokarzinommodell des Magens mit definierten genetischen Merkmalen, die es ermöglichen, sie als Surrogate für Patiententumore mit entsprechendem molekularem Profil zu verwenden. AGS-Zellen weisen charakteristische Mutationen und Genexpressionsmuster auf, die mit Daten zur Medikamentenempfindlichkeit korreliert werden können.

Die Erstellung von molekularen Profilen von Patiententumoren durch Sequenzierung der nächsten Generation identifiziert verwertbare Veränderungen wie HER2-Amplifikation, MET-Amplifikation, FGFR2-Amplifikation und Mikrosatelliteninstabilität. Die Auswahl von Zelllinien auf der Grundlage übereinstimmender molekularer Merkmale ermöglicht ein prädiktives Wirkstoffscreening, das für den individuellen Patientenkontext am wichtigsten ist.

Ansätze zum Profiling der Arzneimittelempfindlichkeit

Ein Hochdurchsatz-Screening der Medikamentenempfindlichkeit von Magenkrebs-Zelllinien erzeugt umfassende Reaktionsprofile, die die Medikamentenempfindlichkeit mit molekularen Merkmalen korrelieren. Mit diesem Ansatz werden sowohl prädiktive Biomarker für das Ansprechen auf Medikamente als auch Patientenpopulationen identifiziert, die wahrscheinlich von bestimmten Therapien profitieren.

Mit Standard-Zytotoxizitätstests (MTT, CellTiter-Glo), die in verschiedenen Dosisbereichen durchgeführt werden, lassen sich IC50-Werte für Hunderte von Wirkstoffen ermitteln. Die Empfindlichkeitsmuster sind nach molekularen Subtypen geclustert und offenbaren subtypspezifische therapeutische Schwachstellen. Beispielsweise zeigen MSI-H-Linien häufig eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Immun-Checkpoint-Inhibitoren und eine geringere Empfindlichkeit gegenüber 5-Fluorouracil.

Mit Hilfe von Medikamentenkombinationen werden synergistische Therapien identifiziert, die die Ergebnisse über die Einzeltherapie hinaus verbessern können. Die systematische Prüfung von Kombinationen aus Chemotherapie und zielgerichteten Wirkstoffen zeigt Wechselwirkungen auf, die für die klinische Entwicklung priorisiert werden können.

Zeitaufgelöste Zytotoxizitätsmessungen mittels Echtzeit-Impedanz (xCELLigence) oder Live-Cell-Imaging liefern kinetische Informationen, die über Endpunkt-Assays hinausgehen und zytostatische von zytotoxischen Wirkungen unterscheiden sowie verzögerte Reaktionen erkennen lassen.

Biomarker-gesteuerte Behandlungsauswahl

Prädiktive Biomarker ermöglichen eine rationale Behandlungsauswahl, indem sie die Patienten identifizieren, die wahrscheinlich auf bestimmte Therapien ansprechen. Bei Magenkrebs gibt es mehrere etablierte und neue Biomarker, die die klinische Praxis leiten.

Die HER2-Amplifikation, die bei etwa 15-20 % der Magenkarzinome vorliegt, sagt das Ansprechen auf Trastuzumab-haltige Therapien voraus. Zelllinien mit HER2-Amplifikation sind besonders empfindlich gegenüber HER2-gerichteten Wirkstoffen, was diesen Biomarker in präklinischen Modellen bestätigt.

Der Status der Mikrosatelliteninstabilität sagt das Ansprechen auf Immun-Checkpoint-Inhibitoren voraus. MSI-H-Gastralkarzinome weisen eine hohe Mutationslast und Neoantigenbelastung auf, was die Anti-Tumor-Immunität fördert. MSI-H-Zelllinienmodelle ermöglichen mechanistische Studien zum Ansprechen auf eine Immuntherapie.

Die PD-L1-Expression ist zwar als einzelner Biomarker unvollkommen, trägt aber zur Vorhersage des Ansprechens auf eine Immuntherapie bei. Die PD-L1-Expression in Zelllinien kann mit der Empfindlichkeit gegenüber Checkpoint-Blockaden in Co-Kulturen mit Immuneffektorzellen korreliert werden.

Charakterisierung von Resistenzmechanismen

Das Verständnis von Resistenzmechanismen ist für die Entwicklung von Strategien zur Überwindung von Therapieversagen von entscheidender Bedeutung. Varianten arzneimittelresistenter Zelllinien, die durch chronische Arzneimittelexposition entstanden sind, stellen ein Modell für erworbene Resistenz dar, während intrinsisch resistente Linien primäre Resistenzmechanismen aufzeigen.

Durch die Erstellung von Genom- und Transkriptom-Profilen resistenter Zellen lassen sich die für die Resistenz verantwortlichen Veränderungen ermitteln. Zu den gängigen Mechanismen gehören die Amplifikation oder Mutation von Zielgenen, die Aktivierung von Bypass-Signalwegen und die Hochregulierung von Arzneimittelefflux-Transportern.

Funktionelle CRISPR-Screens identifizieren Gene, deren Knockout resistente Zellen für die Therapie sensibilisiert, und nominieren Kombinationspartner, die die Resistenz überwinden können. Diese genetischen Ansätze ergänzen pharmakologische Screens für Strategien zur Umkehrung der Resistenz.

Empfohlene Produkte für die Forschung zur personalisierten Medizin bei Magenkrebs:

• AGS-Zellen (300408) - Gut charakterisiertes Magen-Adenokarzinom
• HGC-27-Zellen (300436) - Undifferenziertes Magenkarzinom
• DMEM High Glucose (820300a) - Standard-Nährmedium
• Gefriermedium CM-ACF (800650) - Kryokonservierungslösung