Background: In view of continued development of new oncological approaches, there is a high demand for personalized tumor therapy. However, fast and effective functional platforms for the prediction of individual patient response to drug therapy are largely unavailable. Various promising approaches have already been described for three-dimensional cell culture models, which represent cellular complexity and almost identical structures of the original tumor tissue.
Objectives: Based on a case report, we show the capability and results of a novel test system using patient-derived microtumors (PDMs) and autologous tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) for the prediction of response to cancer therapy.
Methods: We established PDMs and TILs from primary tumor tissue of a renal cell carcinoma metastasis. Using immunohistochemistry and multiplex florescence-activated cell sorting (FACS ) analyses, the PDMs and TILs were characterized regarding to histology and immunophenotype. Tumor-specific cytotoxicity of standard of care and investigational compounds were assessed. The results were compared to the patient's individual in vivo response to therapy.
Conclusion: The cytotoxicity assay of PDMs and TILs showed a significant therapeutic response (p = 0.0004) to therapy with a programmed cell death protein 1 (PD-1) inhibitor and lenvatinib compared to the control. The in vitro results correlated positively with the in vivo data. In the future, patient-derived models could predict response to cancer therapy and may help to optimize treatment decision-making.
Zusammenfassung: HINTERGRUND: Die personalisierte Tumortherapie rückt immer mehr in den Fokus onkologischer Behandlungsstrategien. Schnelle und effektive Plattformen zur Vorhersage des individuellen Ansprechens eines Patienten auf eine medikamentöse Tumortherapie sind jedoch weitestgehend nicht verfügbar. Für dreidimensionale (3D-)Zellkulturmodelle wurden bereits verschiedene vielversprechende Ansätze beschrieben, bei denen sich Eigenschaften und Strukturen der Modelle dem des Originaltumors in hohem Maße gleichen.
Fragestellung: Wir zeigen anhand eines Fallberichts exemplarisch die möglichen Potenziale und Ergebnisse eines neuartigen Testsystems unter der Verwendung von patientenabgeleiteten Mikrotumoren (PDMs) und autologen tumorinfiltrierenden Lymphozyten (TILs) auf.
Material und methode: Aus dem Tumorfrischgewebe einer klarzelligen Nierenzellkarzinommetastase wurden PDMs und TILs isoliert. Es wurden histologische und immunphänotypische Charakterisierungen der PDMs und TILs durchgeführt. Des Weiteren wurde funktionelle In-vitro-Substanztestungen mit typischen Medikamenten/-kombinationen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit dem In-vivo-Therapieansprechen des Patienten verglichen.
Ergebnisse: Im durchgeführten Zytotoxizitätsassay der Nierenzellkarzinommetastasen-PDMs und TILs zeigt sich ein signifikantes Therapieansprechen (p = 0,0004) auf die Therapie mit einem PD-1-Inhibitor („programmed death 1“) und Lenvatinib im Vergleich zur Kontrolle. Die erhobenen Ergebnisse in der Zellkultur korrelierten positiv mit den In-vivo-Daten, welche ebenfalls ein Ansprechen beim Patienten zeigten. Es besteht die Möglichkeit, dass patientenabgeleitete Modellsysteme ein Therapieansprechen vorhersagen könnten und daraus in Zukunft gegebenenfalls auch eine optimierte Therapieentscheidung abgeleitet werden könnte.
Keywords: 3D cell culture; Lymphocytes; Organoids; Renal cell carcinoma; Tissue explants.
© 2022. The Author(s), under exclusive licence to Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature.