L’étude organoïde ouvre de nouvelles voies dans le traitement du cancer neuroendocrinien pulmonaire

Dans une étude récente publiée dans Cellule cancéreuseles chercheurs ont effectué une analyse moléculaire des organoïdes tumoraux dérivés de patients (PDTO) issus de néoplasmes neuroendocriniens (NEN) et de leurs néoplasmes parentaux.

Arrière-plan

Les néoplasmes neuroendocriniens (NEC) sont des tumeurs malignes les plus fréquemment observées dans les poumons et le gastro-entéro-pancréas. Les caractéristiques morphologiques et l’expression de marqueurs neuroendocriniens les distinguent des adénocarcinomes et des carcinomes épidermoïdes. Les NEC prolifèrent dans les cellules nécrotiques et apoptotiques, les NEC à petites cellules étant plus répandues dans les poumons et les NEC à grandes cellules plus fréquentes dans les tissus gastro-entéropancréatiques (GEP). Les TNE sont des cancers hautement différenciés et de bas grade.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont rapporté des études de cas sur des organoïdes tumoraux dérivés de patients NEC à grandes cellules (LCNEC) et supra-carcinoïdes qui soulignent leur pertinence dans le développement de nouveaux schémas thérapeutiques et indicateurs de réponse au traitement.

Les chercheurs ont créé une bibliothèque de PDTO non endocriniens obtenus à partir de tissus d’individus subissant une biopsie ou une ablation chirurgicale de LCNEC ou NET. Ils ont également décrit des cultures PDTO à court terme provenant de tumeurs neuroendocrines de l’intestin grêle (SINET). Ils ont validé la fidélité des organoïdes tumoraux dérivés de patients atteints de tumeurs neuroendocrines à leurs cancers parents et ont démontré qu’ils maintiennent l’hétérogénéité au sein des tumeurs et des processus impliqués dans l’évolution active à l’aide d’une analyse multi-omique et phénotypique.

À l’aide du séquençage en masse de l’acide ribonucléique (RNA-seq), ils ont déterminé si les NEN PDTO conservaient les modèles d’expression génique de leurs tumeurs malignes parentales. Ils ont découvert que certaines lignées PDTO contenaient des cellules saines et malignes, tandis que d’autres ne contenaient que des cellules cancéreuses. Pour analyser la pureté néoplasique des organoïdes tumoraux dérivés de patients, ils les ont classés comme « mélangés » ou « de haute pureté ».

L’équipe a utilisé l’analyse des moindres carrés partiels (PLS), le séquençage du génome entier (WGS), la déconvolution clonale et les études évolutives, ainsi que l’approche TrackSig pour trouver des marqueurs qui distinguent les PDTO de leurs néoplasmes parentaux. De plus, ils ont réalisé des expériences de titration de dosage sur cinq PDTO LCNEC, dont le taxane, l’évérolimus, le dabrafenib et le trametinib.

L’équipe a examiné l’efficacité de la croissance des suspensions unicellulaires obtenues à partir de LCNEC et de PDTO pulmonaires de faible qualité NET 10 (LNET10) et de PDTO provenant d’autres types de tumeurs et d’organoïdes dérivés de tissus sains dans diverses concentrations de nicotinamide.

En outre, ils ont examiné la demande de facteurs de croissance généralement utilisés dans la culture organoïde, tels que le facteur de croissance épidermique (EGF), le facteur de croissance des fibroblastes 7 (FGF7) et le FGF10, afin de découvrir les dépendances dans les PDTO NEN. Ils ont décongelé des flacons congelés de quatre lignées LNET PDTO dans un milieu contenant de l’EGF et comparé leur croissance au fil du temps aux mêmes lignées dans un milieu sans EGF. Ils ont également effectué un test de croissance dose-réponse de l’EGF. Les informations sur le séquençage de l’ARN provenant des PDTO, des néoplasmes parentaux et des ensembles de données NET pulmonaires précédemment signalés ont également été évalués.

Résultats

Les chercheurs ont créé des PDTO à partir de TNE pulmonaires et ont produit des PDTO à partir de LCNEC, un sous-type de NEC peu étudié qui peut survenir n’importe où dans le corps. Les PDTO préservent l’hétérogénéité intra-néoplasmique de la tumeur parentale, selon des études moléculaires multi-omiques. Un sous-groupe de tumeurs neuroendocrines pulmonaires était dépendante de l’EGF, ce qui indique une vulnérabilité au traitement pour ces tumeurs.

L’étude a révélé la protéine homologue 1 de l’achète-écaille (ASCL1) comme biomarqueur possible de la réponse du LCNEC au traitement par inhibiteur du lymphome à cellules B 2 (BCL-2). Les tests de dépistage de drogues ont identifié des vulnérabilités thérapeutiques et des biomarqueurs, et la moitié des TNE pulmonaires exprimaient le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR). T

Les chercheurs ont observé des vulnérabilités exploitables dans un sous-groupe de TNE pulmonaires, soulignant l’efficacité des modèles PDTO. Le faible indice de prolifération des TNE de faible qualité est l’une de leurs caractéristiques distinctives. L’immunohistochimie des marqueurs neuroendocriniens a vérifié leur nature neuroendocrinienne. Une xénotransplantation réussie chez des souris immunodéprimées par voie sous-cutanée a validé la tumorigénicité de quatre lignées organoïdes tumorales dérivées de patients LCNEC.

La TMB (charge mutationnelle tumorale) était comparable entre les PDTO et leurs tumeurs parentales. Le TMB était inférieur pour NET que pour LCNEC, conformément aux résultats antérieurs. Les PDTO NET présentaient moins de variantes mononucléotidiques (SNV) avec des insertions et des délétions (indels) dans les gènes conducteurs connus que les PDTO LCNEC.

L’étude visait également à découvrir les mutations du cancer du poumon à petites cellules et les PDTO qui leur correspondaient. L’équipe a trouvé des mutations néoplasiques HRAS G13D dans tous les échantillons LNET16, y compris le poumon principal NET, ses métastases correspondantes et les PDTO dérivés du néoplasme métastasé. En outre, ils ont découvert une mutation de type somatique dans les néoplasies endocriniennes multiples, de type 1 (MEN1), un gène couramment modifié dans les TNE pulmonaires, les tumeurs et les PDTO dérivés de mLNET15.

Le cancer du poumon à petites cellules (SCLC) peut être classé en fonction de l’expression de facteurs de transcription de la lignée tels que ASCL1, la différenciation neuronale 1 (NEUROD1) et l’homéobox 3 de classe 2 de POU (POU2F3). La recherche préclinique indique que les tumeurs de divers groupements moléculaires de CPPC présentent diverses vulnérabilités au traitement. L’expression d’ASCL1 dans les NEN peut être un biomarqueur universel pour les réponses aux inhibiteurs de BCL2.

Sur la base de ces résultats, les chercheurs ont présenté une biobanque de PDTO neuroendocriniens englobant diverses tumeurs malignes humaines, notamment des néoplasmes à croissance lente et métastatiques. La biobanque comprenait des modèles de TNE pulmonaires de bas grade et cliniquement agressifs et de TNE LCNEC de bas grade. L’inclusion de PDTO de tumeurs neuroendocrines pulmonaires de bas grade dans la collection d’études améliore la recherche liée au NEN. L’observation d’une dépendance à l’EGF dans certaines PDTO de tumeurs neuroendocrines du poumon a une pertinence thérapeutique puisque les TNE pulmonaires sécrétant l’EGFR membranaire peuvent réagir aux traitements ciblant l’EGFR.