Východiska: Současné in vitro modelové systémy plně neodrážejí biologickou a klinickou diverzitu karcinomu prostaty (prostate cancer – PCa). Organoidy jsou 3D in vitro buněčné kultury, které mohou lépe rekapitulovat heterogenitu onemocnění a zachovat vlastnosti původního nádoru. Krátkodobá ex vivo kultivace PCa tkání může také usnadnit testování léčiv v personalizované medicíně. Materiál a metody: Pro organoidní kultivaci jsme zpracovali jak nádorovou, tak normální tkáň od 50 pacientů, kteří podstoupili radikální prostatektomii nebo transuretrální resekci prostaty. Kromě toho jsme využili techniku ex vivo tkáňové kultivace a provedli krátkodobý experiment s použitím gemcitabinu a inhibitoru Chk1 MU380 ve vzorcích od 10 pacientů. Výsledky: Celkem jsme byli schopni kultivovat organoidy z 58 % nádorových (29/50) a 69 % normálních tkání (20/29). Imunohistochemické barvení dvou reprezentativních případů odhalilo buněčnou pozitivitu na pan-cytokeratin potvrzující přítomnost epiteliálních buněk. Nadměrná exprese proteinů AMACR a ERG v nádorech však nebyla zachována v organoidech. Dalším omezením bylo udržení organoidů pouze do první pasáže, obvykle po dobu 3 týdnů. Dále byly provedeny krátkodobé testy v ex vivo kultuře nádorových tkání od deseti pacientů. Tkáňové vzorky z prostatektomií většinou vykazovaly nízkou míru proliferace a Ki-67 pozitivity. Další nevýhodou tohoto přístupu byla nekonzistentní morfologie mezi jednotlivými tkáňovými fragmenty. Pouze jeden případ vykazoval vysokou míru proliferace pro testování léčiv a nádorová tkáň byla přítomna ve všech testovaných vzorcích. V naší práci také poskytujeme přehled nedávných studií a podrobné srovnání kultivačních podmínek. Závěr: Podařilo se nám ustavit kultury organoidů i fragmentů tkání z primárních nádorů prostaty. Exprese nádorových markerů však nebyla zachována v získaných organoidech. Nekonzistentní morfologie a nízká proliferace ztěžovaly interpretaci výsledků testování léčiv u většiny případů. Přesto mohou být tyto přístupy slibné při použití tkání z metastatického kastračně rezistentního karcinomu prostaty.

Background: Current in vitro model systems do not fully reflect the biological and clinical diversity of prostate cancer (PCa). Organoids are 3D in vitro cell cultures that may better recapitulate disease heterogeneity and retain parental tumor characteristics. Short-term ex vivo culture of PCa tissues may also facilitate drug testing in personalized medicine. Materials and methods: For organoid culture, we have processed both cancer and normal tissues from 50 patients who underwent radical prostatectomy or transurethral resection of the prostate. In addition, we exploited the ex vivo tissue culture technique and performed short-term chemotherapy assay using gemcitabine and Chk1 inhibitor MU380 in 10 patient samples. Results: In total, we were able to cultivate organoids from 58% of tumors (29/50) and 69% of normal tissue (20/29). Immunohistochemical staining of two representative cases revealed cell positivity for pan-cytokeratin confirming the presence of epithelial cells. However, the overexpression of AMACR and ERG proteins in tumors was not recapitulated in organoids. Another limitation was the propagation of organoids only up to 3 weeks till the first passage. Next, a short-term drug test was performed for ten patients using ex vivo tissue culture. Samples from prostatectomies mostly presented a low proliferation rate as assessed by Ki-67 staining. Another drawback of this approach was inconsistent tissue morphology among particular tissue fragments. Only one case showed a high proliferation rate for drug testing and tumor tissue was present in all tested samples. In our work, we also provide an overview of recent studies and a detailed comparison of culture conditions. Conclusion: We have established cultures of both organoids and tissue fragments from PCa patient samples. However, the expression of tumor markers was not recapitulated in organoids. Inconsistent morphology among tissue fragments and low proliferation hampered the interpretation of the drug testing in most cases. Still, these approaches may be promising using tissues from metastatic castration-resistant prostate cancer.

Department of Clinical and Molecular Pathology Faculty of Medicine and Dentistry Palacky University and University Hospital Olomouc

Department of Cytokinetics Institute of Biophysics of the Czech Academy of Sciences Brno

Department of Experimental Biology Faculty of Science Masaryk University Brno

Department of Urology University Hospital Olomouc

Institute of Molecular and Translational Medicine Faculty of Medicine and Dentistry Palacky University Olomouc

International Clinical Research Center St Anne‘s University Hospital in Brno Brno

Výhody a omezení 3D organoidů a ex vivo kultivace nádorových tkání v personalizované medicíně pro karcinom prostaty

References provided by Crossref.org