ORGATRIX: een nieuwe in vitro tumor-organoïde matrix

In kankeronderzoek is het gebruik van kankermodellen in het laboratorium erg belangrijk voor het begrijpen van het ontstaan en de groei van kanker, maar ook voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën. De beste, nu beschikbare modellen zijn tumor-organoïden; 3D-gekweekte minitumoren. Organoïden worden tegenwoordig gegroeid in dierlijke (muismelanoom) extracten (Matrigel/Cultrex), maar deze matrices hebben een variabele, heterogene en complexe samenstelling, waardoor het vrijwel onmogelijk is om systematisch parameters in kaart te brengen die van invloed zijn op de tumorgroei of de doeltreffendheid van de behandeling. Bovendien kunnen ze niet worden aangepast aan de specifieke eisen van de patiënt. Om kennis van kankerbiologie en het succes van therapieën te vergroten, zijn verbeterde matrices dringend nodig.

Doel

De missie van dit project is het ontwikkelen van een nieuw 3D-kankermodel voor hoofdhalskanker op basis van een volledig synthetische matrix, de PIC-gel. Deze nieuwe gel combineert voordelen van synthetische en biologische materialen en is bijzonder geschikt om cellen in het laboratorium te groeien. Wij willen de gel gebruiken om tumor-organoïden te groeien en de natuurlijke interacties met de omgeving en andere cellen na te bootsen en te bestuderen.

Relevantie

Vergeleken met huidige 3D-kankermodellen heeft ons model veel voordelen; het is reproduceerbaar, biochemisch volledig aan te passen, makkelijk in gebruik, goedkoop te produceren en de productie is proefdiervrij. Uiteindelijk kan ons platform bijdragen aan de ontwikkeling van dringend nodige succesvolle behandelstrategieën voor (hoofdhals)kankerpatiënten. De aanpasbaarheid maakt juist ook gepersonaliseerde behandelingen mogelijk.

Onderzoeksvragen

In dit project willen we de volgende vragen beantwoorden:

1. Hoe moet de PIC-gel er precies uitzien om van zoveel mogelijk tumoren goede organoïden te kunnen maken?
2. Hoe zien die organoïden eruit (hoeveel lijken ze op echte kankers?) in vergelijking met weefsel en traditionele organoïden uit Matrigel/Cultrex.

Onderzoeksopzet

We zullen een bibliotheek van verschillende PIC-gels opzetten en bepalen welke factoren nodig zijn voor en van invloed zijn op de vorming en groei van hoofdhalskankerorganoïden. Daarvoor is het noodzakelijk om expertise van (bio)materialen (Kouwer) en kankerbiologie (Ansems) te combineren.

Verwachte uitkomsten

Bij succes zal ORGATRIX een van de eerste volledig synthetische matrixmaterialen bieden voor de ontwikkeling van hoofdhalskanker-organoïden. Omdat we de matrix voor elke patiënt kunnen afstemmen (in tegenstelling tot huidige strategieën voor organoïdegroei), verwachten we dat we het succespercentage voor de productie van patiënt-afgeleide organoïden omhoog kan en dat we de voorspellende waarde (predictive value) van daaropvolgende gepersonaliseerde therapieonderzoeken kunnen vergroten. Net zo belangrijk is dat onze resultaten als voorbeeld gebruikt kunnen worden voor de ontwikkeling van andere op organoïde-gebaseerde ziektemodellen.

Omschrijving stappen nodig om resultaat te implementeren

Succesvolle implementatie wordt verwacht nadat we de materiaalontwikkeling hebben doorlopen. We zien toepassing in verschillende richtingen. Allereerst verdere validatie voor gepersonaliseerde behandelingsstrategieën door arts-onderzoekers en clinici. Daarnaast verdere uitwerking van het ziektebeeld door het aanleggen van een biobank met organoïden.