Treatment and molecular characterization of patient-derived hepatocellular carcinoma xenografts
Hematology, Oncology
Final Report Abstract
Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist weltweit einer der häufigsten malignen Todesursachen mit insgesamt steigender Inzidenz. Inner- und Intertumorheterogenität, sowie zahlreiche genetische und molekulare Variationen werden vor allem als Gründe für die eingeschränkte Wirksamkeit von zielgerichteten Therapeutika angeführt. Eine Herangehensweise um die Tumorbiologie des HCC näher zu erforschen besteht in patientenabgeleiteten Xenotransplantaten (PDX), bei dem Tumormaterial aus Biopsien oder Resektaten von Patienten entnommen und in immunsupprimierten Mäusen implantiert werden. Diese haben das Potenzial, sowohl eine nähere Analyse des HCC zu ermöglichen, wie auch präklinisch das Ansprechen von Therapeutika in vivo zu evaluieren. Bisher erfolgten kaum systematische Untersuchungen zum Einfluss von Mausvariabeln auf die Erfolgsrate bei der Etablierung eines PDX beim HCC. Von 45 Biopsien gelang es uns 20 PDX-Linien in Mäusen zu etablieren, was einer Erfolgrate von 44% entspricht. Die Ätiologien der in unserer Studien vorkommenden HCC Biopsien entsprechen in etwa der Verteilung, wie diese zu dem Zeitpunkt zumeist in den USA vorkamen (u.a. Hepatitis C und B, sowie alkoholische und nicht-alkoholische Fettlebererkrankung). Zur Beurteilung, ob ein PDX erfolgreich transplantiert wurde sind insbesondere Serummarker hilfreich. In unseren Analysen konnten wir zeigen, dass das humane α1-antitrypsin (hAAT), am besten mit dem Transplantationserfolg korreliert. Darüber hinaus untersuchten wir, welche Implantationstelle den besten Transplantationserfolg erzielen kann. Hierbei konnten wir feststellen, dass eine allotrope Transplantation in der subrenalen Kapsel zu einem zweifach höheren Transplantationserfolg führt gegenüber einer orthotropen Transplantation intrahepatisch. PDX konnten nur in stark immundefizienten Mäusen mit einem Mangel an Lymphozyten und NK-Zellen (Rag2−/− Il2rgnull) etabliert werden. Eine zusätzliche Immundefizienz mit eingeschränkter Makrophagen-Xenorejektion in Mäusen (NOD Rag1−/− Il2rgnull oder NRG) erbrachte keine weitere signifikante Verbesserung des Transplantationserfolg. Bei zwei von 18 HCC-Biopsien war zusätzlich eine nicht-letale murine Leberschädigung mittels Fumaryl Acetoacetate Hydrolase Defizienz (Fah−/−) erforderlich, um ein PDX etablieren zu können. PDX-Tumoren waren histologisch mit der Biopsie vergleichbar. Bereits zuvor konnte gezeigt werden, dass PDX beim HCC auch molekulargenetisch mit Patientenbiopsien vergleichbar sind. Auch konnte zuvor gezeigt werden, dass PDX beim HCC ein Therapieansprechen auf Sorafenib und Regorafenib in vivo aufweisen kann. In dem von uns näher untersuchtem fibrolammelären HCC (FLC) bestätigte sich sowohl molekulargenetisch, wie auch histologisch eine Vergleichbarkeit zwischen PDX und Patientenbiopsien. Beim FLC führten wir zudem ein high-throughput drug screen in vitro durch, und konnten so die Substanz Napabucasin als potenzielles zielgerichtetes Therapeutikum identifizieren. In vivo Tests bestätigten an PDX-Mäusen das Therapieansprechen mit Napabucasin. Das PDX-Model eignet sich somit beim HCC zur näheren Erforschung der Tumorbiologie. Darüberhinaus eignen sich PDX insbesondere bei der präklinischen Evaluierung neuer zielgerichteter Therapien und können somit zu einem weiteren Schritt hin zu einer individualisierten Tumortherapie beitragen.
Publications
- Identification of Novel Therapeutic Targets for Fibrolamellar Carcinoma Using Patient Derived Xenografts and Direct from Patient Screening. Cancer Discovery. 2021 Jan 1
Lalazar G, Requena D, Ramos-Espiritu L, Ng D, Bhola PD, De Jong YP, Wang R, Narayan NJ, Shebl B, Levin S, Michalidis E, Kabbani M, et al.
(See online at https://doi.org/10.1158/2159-8290.cd-20-0872) - Mouse characteristics that affect establishing xenografts from hepatocellular carcinoma patient biopsies in the United States. Cancer Medicine. 2021 Dec 24
Zou C, El Dika I, Vercauteren KO, Capanu M, Chou J, Shia J, Pilet J, Quirk C, Lalazar G, Andrus L, Kabbani M, et al.
(See online at https://doi.org/10.1002/cam4.4375)
