Optimierung von Pankreaskarzinom-Organoiden für personalisierte Medizin

• Antragsteller: Dr. Benno Traub
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419258639

Das humane Pankreaskarzinom, bekannt für seine hohe Mortalität die quasi der Inzidenz entspricht, zeigt regelhaft einen rasanten Krankheitsprogress. Um hierfür neue Therapieansätze zu entwickeln wird ein adäquates Modell benötigt.Prof. Tuveson und seine Arbeitsgruppe in den Cold Spring Harbor Laboratories konnten hierfür ein Organoid Modell des humanen Pankreaskarzinoms entwickeln. Diese Organoide können aus wenigen Ursprungszellen gewonnen werden und bestechen durch hohe genetische und morphologische Stabilität im Vergleich zum Ursprungstumor. Dies ermöglicht auch die Verwendung von Organoiden im Feld der personalisierten Medizin. Die Analyse der Organoide ermöglicht eine spezifische Therapie inklusive einer Vorhersage bezüglich des Therapieansprechens der jeweiligen Patienten.Wie zuletzt durch die Gruppe von Prof. Tuveson dargestellt, benötigen Organoide aktuell mindestens 4-6 Wochen bei einer Organoid-Generierungseffizienz von 75%, um eine für in vitro Studien ausreichende Größe zu erreichen. Um die Möglichkeiten dieses Modelles jedoch klinisch sinnvoll einsetzen zu können, muss die Generierungsgeschwindigkeit und –Effektivität weiter optimiert werden.Hierfür sollen im aktuellen Forschungsvorhaben etablierte Zelllinien als sogenannte „Feeder-Zellen / Feeder-Organoide“ dienen. Diese werden gemeinsam mit den Ziel-Organoiden kultiviert und können durch Sekretion sowohl von Wachstumsfaktoren wie auch von Proteinen der Extrazellulärmatrix das Organoid-Wachstum beschleunigen. Durch empirische Testung verschiedener Zelllinien als Feeder-Organoide sowie nicht-malignen, sogenannten Krebs-assoziierten Fibroblasten soll hierfür die beste Kulturbedingung evaluiert werden.Um eine spätere Behandlung der Organoide zu ermöglichen, muss die etablierte Co-Kultur von den Feeder-Zellen bereinigt werden. Die etablierte Feeder-Zelllinie wird hierfür mittels CRISPR knock-in mit einem suicide gene sowie, daran gekoppelt, einem fluoreszierendem Protein transfiziert. Anhand der weiteren Charakterisierung der so identifizierten Zelllinie mittels Genom- und Sekretom-Analyse sollen die Wachstumsanforderungen des humanen Pankreaskarzinoms weiter untersucht werden.Letztlich wird das neue Organoid-Modell der Behandlung durch Chemotherapeutika zugeführt. Durch Vergleich mit bestehenden Daten des Tuveson Labors soll ein Einfluss der Co-Kultur auf die Behandlungssensitivität ausgeschlossen werden.Das aktuelle Forschungsvorhaben dient der weiteren Untersuchung von Wachstumsanforderungen und Interaktionen mit umgebenden Zellen des Pankreaskarzinoms. Durch Verwendung des Organoid-Modelles erfolgt dies in nächstmöglicher Nähe zur klinischen Verwendbarkeit. Das hierdurch optimierte Organoid-Modell kann somit in der personalisierten Medizin eine schnellstmögliche Patientenbehandlung durch effektive, spezifische Therapien ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. David A. Tuveson, Ph.D.