Alvleesklierkanker geldt als een van de moeilijkst behandelbare vormen van kanker. Een belangrijke reden daarvoor is dat tumoren niet op zichzelf staan, maar ingebed zijn in een complexe omgeving van bloedvaten, bindweefsel en immuuncellen. Juist deze interacties bepalen hoe de ziekte zich ontwikkelt en reageert op therapieën.
Onderzoekers van het UTHealth Houston hebben nu een belangrijke stap gezet in het beter begrijpen van deze dynamiek. Onder leiding van Faraz Bishehsari ontwikkelden zij een zogeheten ‘tumor-on-a-chip’: een geavanceerd modelsysteem dat de tumoromgeving buiten het lichaam nabootst. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Advanced Science.
Van patiënt naar chip
Voor het model maakten de onderzoekers gebruik van tumor- en bloedmonsters van patiënten. Hieruit werden driedimensionale organoïden gekweekt. Dit zijn zogenoemde miniatuurversies van tumoren die belangrijke eigenschappen van de oorspronkelijke kanker behouden.
Deze organoïden werden vervolgens geplaatst in een microfluïdische chip, samen met bloedvatcellen, stromale cellen en immuuncellen. Dankzij deze opzet ontstaat een omgeving die sterk lijkt op die in het menselijk lichaam. De chip maakt gebruik van vloeistofstromen die de bloedcirculatie nabootsen, waardoor onderzoekers kunnen volgen hoe kankercellen zich gedragen en reageren op behandelingen.
Volgens Bishehsari is dit een belangrijke verbetering ten opzichte van traditionele laboratoriummodellen. “We wilden een systeem ontwikkelen dat niet alleen de tumor zelf, maar ook de interactie met de omgeving realistisch weergeeft,” aldus de onderzoeker.
Littekenweefsel en therapieresistentie
Een van de belangrijkste bevindingen van het onderzoek is de rol van zogenoemd desmoplastisch stroma, een dicht, littekenachtig weefsel dat de tumor omringt. Dit stroma vormt vaak een barrière voor medicijnen en speelt een cruciale rol bij therapieresistentie.
Met behulp van het tumor-on-a-chip model konden onderzoekers nauwkeurig de interactie observeren tussen kankercellen en het weefsel. Daarbij werd duidelijk dat het stroma niet alleen bescherming biedt aan de tumor, maar ook actief bijdraagt aan de groei en weerstand tegen behandelingen.
Interessant genoeg bleek dat het gericht beïnvloeden van deze stromale componenten de effectiviteit van chemotherapie kan verbeteren. Dit wijst op nieuwe behandelingsstrategieën waarbij niet alleen de tumor, maar ook de omliggende weefselstructuur wordt aangepakt.
Immuunreacties bestuderen
Naast stromale interacties biedt het model ook mogelijkheden om immuunreacties te bestuderen. Dit is van groot belang, omdat het immuunsysteem een sleutelrol speelt in de reactie op kankertherapieën, zoals immunotherapie. Traditionele modellen schieten hier vaak tekort, omdat zij deze complexe interacties niet goed kunnen simuleren.
Door gebruik te maken van geavanceerde beeldvorming, moleculaire analyse en medicijntesten, konden de onderzoekers aantonen dat het chipmodel het gedrag van echte tumoren nauwkeurig weerspiegelt. Dit maakt het systeem geschikt voor het testen van nieuwe therapieën en het voorspellen van behandelresultaten.
Gepersonaliseerde behandeling
Het tumor-on-a-chip model past binnen een bredere trend in kankeronderzoek, waarbij steeds meer wordt ingezet op patiëntspecifieke modellen. Door organoïden te combineren met microtechnologie ontstaat een krachtig platform dat de kloof tussen laboratoriumonderzoek en klinische praktijk verkleint.
De onderzoekers willen de technologie verder ontwikkelen, met focus op schaalbaarheid en bredere toepasbaarheid. Uiteindelijk moet het systeem bijdragen aan snellere en effectievere ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen.
Tumor-on-a-chip platform
Vorig jaar werd een innovatief ‘tumor-on-a-chip’ platform ontwikkeld dat inzicht geeft in hoe tumoren immuunaanvallen afweren. Dit systeem bootst een levende, gevasculariseerde longtumor na en maakt het mogelijk om realtime te observeren hoe CAR-T-cellen kankercellen proberen aan te vallen.
Onderzoekers lieten toen zien dat endotheelcellen tijdelijk signalen uitzenden die immuuncellen naar de tumor leiden. Wanneer deze signalen verdwijnen, verliezen de cellen hun richting. Door het diabetesmedicijn vildagliptine toe te passen, blijven deze signalen behouden, waardoor meer immuuncellen de tumor bereiken.
