Onderzoekers van Purdue University hebben een techniek ontwikkeld om de resistentie tegen chemotherapie bij honden en mensen beter te voorspellen.

Chemotherapie kan levens redden, maar vaak is een kankerpatiënt resistent tegen de voorgeschreven chemotherapie, wat de patiënt kostbare tijd kost. Chemoresistentie is een onderwerp dat onderzoekers beter moeten begrijpen, zodat ze het juiste type chemo aan de juiste patiënt kunnen koppelen, dit wordt gepersonaliseerde geneeskunde genoemd.

Een ongebruikelijke combinatie van veterinaire wetenschappers en natuurkundigen gelooft dat hun methode voor het detecteren van chemoresistentie de nieuwe standaard zou kunnen zijn voor gepersonaliseerde geneeskunde. Hun methode is onverwacht: Doppler-echografie. Veel mensen hebben de term Doppler misschien gehoord, hetzij uit de weerberichten om stormactiviteit te detecteren, hetzij uit aanstaande ouders die hun ongeboren kind voor de eerste keer zien.

Nu gebruikt een team van natuurkundigen en diergeneeskundigen van de Purdue University echografie om te detecteren hoe kankercellen reageren op chemotherapie. Ze hebben momenteel hun methode voor gepersonaliseerde detectie van chemotherapie in Fase-2 klinische onderzoeken bij mensen aan de IU School of Medicine en gebruiken de methode ook in onderzoeken bij honden. Het concept werd in 2015 geboren door drie onderzoekers bij Purdue: David Nolte, hoofdonderzoeker en Edward M. Purcell Distinguished Professor of Physics and Astronomy, John Turek, Professor of Basic Medical Sciences, en Michael Childress, Professor of Comparative Oncology. Nolte is van de afdeling natuurkunde en astronomie aan het Purdue College of Science en Turek en Childress zijn van het Purdue College of Veterinary Medicine. Alle drie zijn lid van het Purdue University Institute for Cancer Research en hebben hun bevindingen gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten. Ook vermeld als auteurs op dit artikel zijn drie studenten van Nolte -; Zhen Hua en Zhe Li, beiden voormalige promovendi, en Dawith Lim, een huidige promovendus -; evenals het IU School of Medicine-team van Shadia Jalal, MD, Ali Ajrouch en Ahmad Karkash.

“De bij Purdue ontwikkelde techniek meet bewegingen in kankercellen en hoe deze bewegingen veranderen wanneer de cellen worden blootgesteld aan kankermedicijnen”, legt Nolte uit. “Omdat beweging het resultaat is van cellulaire 'machinerie', vertonen patiënten die positief reageren op hun chemotherapie andere mechanische reacties op de medicijnen dan patiënten die niet reageren. Dit heeft het potentieel om patiënten te identificeren voor wie chemotherapie niet succesvol zal zijn, zodat ze kunnen worden doorverwezen naar een effectievere behandeling.”

De techniek, genaamd biodynamische beeldvorming (BDI), is al ruim acht jaar in ontwikkeling voor de behandeling van kanker. Het team heeft hun bevindingen eerder gepubliceerd en merkte op dat de techniek potentieel toonde voor het identificeren van chemoresistentie, maar alleen onder vrij beperkte ziekteomstandigheden. Dit riep de vraag op of BDI alleen in bijzondere gevallen nuttig zou kunnen zijn. 

Uit het huidige onderzoek blijkt dat BDI in feite een algemene en robuuste techniek is. Het laat vergelijkbare resultaten zien bij twee soorten (mensen en honden) en twee ziekten (lymfoom en slokdarmkanker). Dit levert voor het eerst sterk bewijs dat het meten van mechanische bewegingen in levend kankerweefsel een haalbare en veelbelovende aanpak is voor het voorspellen van chemoresistentie bij patiënten.”

David Nolte, hoofdonderzoeker 

Het concept van het gebruik van Doppler bij kankeronderzoek lijkt een onwaarschijnlijk scenario. Volgens Nolte zijn het concept en het proces voor deze techniek ontstaan ​​uit fundamentele wetenschappelijke experimenten. Hij zei dat het concept was verfijnd met het voordeel van serendipiteit in combinatie met langzame en gestage vooruitgang.

“We begonnen met het werk aan kankerweefselculturen die in het laboratorium werden gekweekt, dus het was logisch om uiteindelijk over te stappen op verse tumoren van patiënten”, legt hij uit. “De Doppler-metingen waren iets waar we tijdens onze experimenten naartoe werden geleid, omdat we interessante dynamische effecten opmerkten die we aanvankelijk niet hadden verwacht.”

Dit team is ruim twintig jaar geleden gevormd. In 1999 organiseerde de Office of the Purdue Executive Vice President for Research een bijeenkomst van de Purdue-faculteit die geïnteresseerd was in verschillende aspecten van beeldvorming.

“Dr. Nolte en ik ontmoetten elkaar tijdens die bijeenkomst en we begonnen te werken aan het gebruik van de technologie met 3D-tumorsferoïden (kleine tumoren gekweekt in kweek) die ik in mijn laboratorium kweekte”, zegt Turek. “We hebben een aantal jaren met tumorsferoïden gewerkt naarmate de technologie zich ontwikkelde. Toen het tijd was om over te stappen op patiëntgerelateerde tumoren, benaderden we Dr. Childress en gebruikten we monsters van hondenlymfoompatiënten om hun reactie op medicijnen te volgen. Het werken met de hondenmonsters was noodzakelijk om de haalbaarheid te bepalen van het vertalen van de technologie naar menselijke monsters. Van hondenmonsters zijn we overgegaan op menselijke monsters. Onze samenwerking met Dr. Shadia Jalal van de IU School of Medicine is van onschatbare waarde en cruciaal onderdeel van het onderzoek geweest.”

“Het grote voordeel van het gebruik van hondentumoren, vergeleken met tumoren van laboratoriummuizen, is dat de eerstgenoemde tumoren beter de heterogeniteit van menselijke kankers vertegenwoordigen”, zegt Childress. “Hoewel alle honden die we bestudeerden hetzelfde kankertype hadden – lymfoom – was de kanker van elke individuele hond uniek, waarbij sommige gevoeliger en andere resistenter waren tegen chemotherapie. Dit leverde een ideaal diermodel op om een ​​voorspellende technologie zoals BDI te bestuderen voordat deze naar menselijke proeven werd overgezet.” 

Cellen in alle levende wezens beschikken over werkende machines die zeer nauwkeurig zijn afgestemd. Wanneer invloeden van buitenaf de cellulaire machinerie verstoren, veranderen de mechanische bewegingen. Als wetenschappers een verschil kunnen zien in die veranderingen tussen patiënten van wie de kanker gevoelig is voor behandeling en patiënten bij wie dat niet het geval is, kunnen ze die kenmerken leren en deze gebruiken om chemoresistentie bij toekomstige patiënten te voorspellen.

“Een diepere vraag is wat de handtekeningen betekenen”, legt Nolte uit. “Kunnen kenmerken van chemoresistentie worden geïnterpreteerd in termen van veranderingen in de signaalroutes in cellen en weefsels en mogelijk zelfs genetische expressie? Dit is veel moeilijker te beantwoorden, maar we werken momenteel aan deze vraag door onze metingen te vergelijken met genexpressieprofielen. We gebruiken ook referentieverbindingen waarvan bekend is dat ze zich in cellen gedragen en we kunnen onze metingen vergelijken met de bekende veranderingen die optreden onder die medicijnen. Dit deel van het onderzoek is van langere duur.”

Nolte zegt dat Purdue sterke steun heeft voor interdisciplinair onderzoek, wat aanzienlijk helpt bij de manier waarop dit soort onderzoek zich ontwikkelt. Door dat te koppelen aan het Purdue University Small Animal Hospital van het College of Veterinary Medicine, kan het team klinische proeven met hondenpatiënten organiseren. Nu ze deze veelbelovende resultaten hebben ontvangen, verwacht het team dat hun volgende grote stap in het kankeronderzoek ook ‘toekomstige’ Fase 2-onderzoeken zal omvatten.

“De huidige Fase 2 was retrospectief, waarbij de klinische respons van de patiënt kruislings werd gevalideerd ten opzichte van de voorspelde respons met behulp van BDI. De volgende stap is een fase 2-studie die 'prospectief' is, wat betekent dat we de respons van de patiënt zullen voorspellen vóór het begin van de chemotherapie”, zegt Nolte.

Dit onderzoek wordt gedeeltelijk gefinancierd door de National Science Foundation (NSF) CBET (Division of Chemical, Bioengineering, Environmental and Transport Systems), de American Kennel Club Canine Health Foundation en het Purdue Institute for Cancer Research.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20240213/Researchers-develop-groundbreaking-technique-to-detect-chemoresistance-using-ultrasound.aspx