“Bugging chemoresistance”: Bench-to-bedside-studies om de mechanismen die ten grondslag liggen aan door bacteriën geïnduceerde chemoresistentie bij alvleesklierkanker te ontrafelen

A. Achtergrond en probleemstelling
Pancreatisch ductaal adenocarcinoom (PDAC) is een dodelijke maligniteit en zal in 2030 de tweede belangrijkste oorzaak van kankergerelateerde sterfgevallen worden. De huidige eerstelijns chemotherapieën (FOLFIRINOX, gemcitabine+nab-paclitaxel) hebben een beperkte werkzaamheid vanwege intrinsieke/verworven resistentie. Deze chemoresistentie wordt toegeschreven aan genetische instabiliteit, metabole afwijkingen en een complexe micro-omgeving van de tumoren. Een beter begrip van de resistentiemechanismen is essentieel om de prognose van PDAC te verbeteren.

B. Onderzoeksrichting/voorgestelde oplossing
Het polymorfe microbioom is officieel erkend als een integraal kenmerk van kankerontwikkeling, en recentelijk is er aangetoond dat het tumor-microbioom een potentiële oorzaak kan zijn van de resistentie tegen gemcitabine. Helaas zijn de meeste studies slechts correlatief en geven nauwelijks inzicht in de causale verbanden tussen gastheer-kanker-microbioom en chemoresistentie. Om causale verbanden aan te tonen, zijn geschikte modelsystemen nodig. Helaas wordt in microbioomresistentie onderzoek vaak slechts één type eukaryote cel gebruikt, waarbij niet de complexe meercellige typen tumor-micro-omgeving(TME) bestudeerd kunnen worden. Muizenmodellen hebben vaak een hele andere genetica- en microbioomsamenstelling. Daarom gaan we in dit onderzoek gebruik maken van nieuwe modellen bestaand uit vroege passages primaire PDAC-cellen. Deze modellen hebben vergelijkbare genetische profielen als de originele tumoren, en kunnen in 2D/3D co-culturen gekweekt worden met TME-cellen, waar we kandidaat-bacteriën zullen introduceren.

C. Relevantie
In dit project gaan we ervan uit dat tumor- en microbiële samenstelling complementaire moleculaire-mechanismen hebben die ten grondslag liggen aan chemoresistentie bij PDAC. We streven ernaar om belangrijke gastheer-tumor-microbioom interacties te beïnvloeden om in de toekomst effectievere therapeutische behandelingen te ontwikkelen.

D. Onderzoeksvragen
• Wat zijn geschikte in vitro gastheer-microbioom modellen voor proteomics en imaging studies om chemo-resistentie te analyseren?
• Wat is de rol van microbioom-geassocieerde eiwitten die de activiteit van geneesmiddelen beïnvloeden?

E. Onderzoeksopzet
1)Geschikte orale/darm/tumor bacteriële soorten zullen uit de literatuur en eerdere omics/functionele studies geselecteerd worden, om in verschillende in vitro gastheer-microbioom modellen te introduceren middels biotransformatietesten.
2)Identificeren van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de tumormicrobiota-geassocieerde chemoresistentie door gebruik te maken van proteomics, cytometrie en superresolutie beeldvorming. Op deze manier zullen biochemische analyses gekoppeld worden aan microbe-PDAC/TME interacties. Opkomende microbiota-geassocieerde genen en eiwitten die de activiteit van geneesmiddelen beïnvloeden, zullen worden gevalideerd middels shRNA/CRISPR-Cas9.
3)De meest geschikte biomarkers uit 2) zullen in pancreasweefsels geëvalueerd worden met FISH in combinatie met immuunfluorescentie/histochemie, gericht op hun voorspellende rol voor chemoresistentie. Dit zal gecorreleerd met klinische gegevens van onbehandelde/behandelde patiënten.

F. Verwachte uitkomsten
Onze studies zullen nieuwe inzichten verschaffen in de rol van het microbioom en chemoresistentie van PDAC en gebruikt worden voor ontwikkeling van nieuwe gepersonaliseerde-therapieën.

G. Omschrijving stappen nodig om resultaat te implementeren
De nieuwe inzichten die zullen voortvloeien uit dit project, zullen worden gebruik voor de ontwikkeling van nieuwe prognostische markers en resulteren in nieuwe, gepersonaliseerde-therapie. In de toekomst wanneer we de toegevoegde waarde van onze biomarkers en nieuwe behandelingen hebben gedefinieerd, zullen we patiënten bij dit project betrekken. In het begin van dat vervolgtraject zullen we de patiënten informeren via presentaties en nieuwsbrieven en wanneer het project zich verder ontwikkeld zullen patiënten tevens een adviserende rol gaan vervullen.