Súhrn: Ľudská placenta predstavuje životne dôležitú bariéru medzi matkou a vyvíjajúcim sa plodom počas tehotenstva. Porucha včasného vývoja placenty je spojená so závažnými poruchami tehotenstva. Napriek jej komplexnému vývoju stále nie sú úplne objasnené rôzne molekulárne procesy riadiace vývoj placenty a špecializáciu buniek trofoblastu. Jednou z hlavných prekážok je nedostatok vhodných bunkových modelových systémov. Tradičné dvojrozmerné (2D) bunkové kultúry nedokážu imitovať podmienky in vivo a nezachytávajú zložité medzibunkové interakcie nevyhnutné na štúdium vývoja placenty. Avšak trojrozmerné (3D) modely organoidov, odvodené z kmeňových buniek, ktoré replikujú prirodzenú organizáciu a architektúru buniek výrazne zlepšili naše chápanie správania sa trofoblastov a ich medicínskych aplikácií. Organoidy s relevantnými fenotypmi poskytujú cennú platformu na modelovanie fyziológie a patológie placenty, vrátane modelovania porúch placenty. Sú veľkým prísľubom pre personalizovanú medicínu, zlepšenie diagnostiky a hodnotenia účinnosti a bezpečnosti farmaceutických liečiv. Tento článok poskytuje stručný prehľad trofoblastových kmeňových buniek, invázie trofoblastu a rozvíjajúcej sa úlohy organoidov v gynekológii.

The human placenta serves as a vital barrier between the mother and the developing fetus during pregnancy. A defect in the early development of the placenta is associated with severe pregnancy disorders. Despite its complex development, various molecular processes control placental development, and the specialization of trophoblast cells is still not fully understood. One primary obstacle is the lack of suitable cell model systems. Traditional two-dimensional (2D) cell cultures fail to mimic in vivo conditions and do not capture the intricate intercellular interactions vital for studying placental development. However, three-dimensional (3D) organoid models derived from stem cells that replicate natural cell organization and architecture have greatly improved our understanding of trophoblast behavior and its medicinal applications. Organoids with relevant phenotypes provide a valuable platform to model both placental physiology and pathology, including the modeling of placental disorders. They hold great promise for personalized medicine, improved diagnostics, and the evaluation of pharmaceutical drug efficacy and safety. This article provides a concise overview of trophoblast stem cells, trophoblast invasion, and the evolving role of organoids in gynecology.

• MeSH
• kmenové buňky fyziologie   MeSH
• komplikace těhotenství MeSH
• lidé MeSH
• organoidy fyziologie   MeSH
• placenta * cytologie   patologie   MeSH
• těhotenství MeSH
• trofoblasty fyziologie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• těhotenství MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

The discovery of modulators that target cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein has opened the era of CF curative treatment. Although this therapy is termed mutation specific, strikingly a level of therapeutic response differs among patients with the identical CFTR genotype. We presume that the therapeutic response is also affected by non-CFTR genes, called disease modifying. Responsiveness of a CF patient to the modulator therapy is being investigated in vitro by using a intestinal organoids that are obtained from rectal biopsies. The proposed project aims to set organoids from the Czech CF patients who carry the most common CFTR genotype. Modifying genes that can contribute to individualised response will be selected on the grounds of changes in transcriptomic profiles which will be generated from organoids at the extremes of responses to the stimultation with CFTR modulators. Genotyping of SNPs in these genes will follow. The project output is to use organoids and modifying gene genotypes to identify suitable subjects for particular modulator therapy.

Objev modulátorů, které cílí na transmembránový regulátor vodivosti asociovaný s cystickou fibrózou (CFTR), otevřel etapu kauzální léčby CF. I když se tato terapie nazývá mutačně specifická, liší se míra odpovědi na léčbu i mezi těmi pacienty, kteří mají identický CFTR genotyp. Lze tak předjímat, že odpověď k léčbě ovlivňují ještě další geny nad rámec genu CFTR, tzv. geny modifikující onemocnění. Zda bude konkrétní pacient reagovat na léčbu modulátory CFTR, se zkouší in vitro predikovat na modelu intestinálních organoidů, získaných z rektálních biopsií. Navrhovaný projekt počítá s přípravou organoidů od českých pacientů s CF, kteří nesou nejčastější CFTR genotyp. Modifikující geny, které se mohou podílet na individualizované odpovědi k léčbě, vytipujeme na základě rozdílů v transkriptomových profilech, jež budou generovány z organoidů reagujících nejlépe a nejhůře na stimulaci CFTR modulátory. Dále srovnáme polymorfismy těchto genů. Výstupem projektu bude stratifikace pacientů coby vhodných kandidátů k dané léčbě na základě organoidů i znalosti genotypu modifikujících genů.

• Klíčová slova
• cystická fibróza, cystic fibrosis, organoidy, léky modulující CFTR, organoids, CFTR modulator drugs, modifikující geny, modifying genes,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

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.

• Klíčová slova
• ex vivo,
• MeSH
• individualizovaná medicína metody   MeSH
• klinická studie jako téma MeSH
• kultivační techniky MeSH
• lidé MeSH
• nádorové buňky kultivované MeSH
• nádory prostaty * patologie   MeSH
• organoidy metabolismus   patologie   MeSH
• transuretrální resekce prostaty MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH

• MeSH
• organoidy fyziologie   patologie   ultrastruktura   MeSH

• MeSH
• kvasinky MeSH
• organoidy sekrece   MeSH

• MeSH
• organoidy ultrastruktura   MeSH
• Saccharomyces metabolismus   ultrastruktura   MeSH
• steroly biosyntéza   MeSH

• MeSH
• anatomie srovnávací MeSH
• játra ultrastruktura   MeSH
• organoidy MeSH

• MeSH
• genetický kód MeSH
• organoidy MeSH

• MeSH
• névus MeSH
• organoidy MeSH

• MeSH
• asfyxie novorozenců MeSH
• jaterní mitochondrie patologie   MeSH
• játra ultrastruktura   MeSH
• organoidy patologie   MeSH