Der Begriff 'Organoid' bedeutet 'einem Organ ähnlich' und bezieht sich auf die 3D Struktur, die Wissenschaftler unter speziellen Bedingungen aus Stammzellen wachsen lassen können.
Die Stammzellen werden dafür aus Gewebeproben eines Organismus entnommen. Ein 'Tumoroid' oder ein Tumor-Organoid ist eine ebensolche Struktur und stammt von der Probe eines Krebsgewebes, die während einer Operation oder einer Biopsie entnommen wurde.
Ein Organoid bzw. ein Tumororganoid ist ein in vitro System, aber es ahmt die Situation in vivo und sogar die Differenzierung in mehrere Zelltypen des ursprünglichen Gewebes gut nach. Da es eine aktive (Krebs-) Stammzellen Population enthält, kann ein Organoid gut kultiviert und stark vermehrt werden, was eine Vielzahl an Untersuchungen ermöglicht.

Verschiedene Gewebearten brauchen unterschiedliche Voraussetzungen, um die Anzucht von Organoiden zu ermöglichen.
Kulturbedingungen müssen u.a. die in vivo Signale simulieren, die für die Ausbildung des Gewebes und für den Erhalt der Stammzellpopulation erforderlich sind. Nur dann proliferieren Zellen in Kultur und organisieren sich selbst zu 3D-Strukturen, die passagierbar und nahezu unbegrenzt verwendbar sind. Diverse Kulturbedingungen konnten bereits etabliert werden, um Organoide aus verschiedenen gesunden und kranken humanen Geweben wachsen zu lassen.

Die Kooperation der PreCanMed-Partner sorgt dafür, dass vorhandenes Wissen genutzt und weiteres Know-how für die Entwicklung von Tumororganoiden aus Brust-, Lungen- und Kolonkarzinomen gewonnen wird. Aus Operationen oder Biopsien stammende Tumorproben werden mit verschiedenen Verfahren behandelt, um die besten Bedingungen zu identifizieren, die das Wachstum solcher organoider Systeme ermöglichen.

Von Patientenproben stammende Tumororganoide sind als präklinische Krebsmodelle relativ neu. Krebszelllinien und Tiermodelle, die schon seit langem als Modellsysteme verwendet werden, erlauben zwar grundlegende Experimente, aber beide Modelle spiegeln menschliche Tumore, ihre onkogenen Prozesse sowie ihre Heterogenität nicht zur Gänze wider.

Implantierte Krebsgewebe-Chips in Mäusen (von Patienten stammendes Tumor-Xenotransplantat) stellte sich ebenfalls als vielversprechendes Modell heraus. Physiologische Merkmale dieses Modells ähneln stark dem Ursprungstumor und klinische Antworten des Tumors auf eine Therapie können gut abgeschätzt werden. Dennoch wird die Xenograft-Transplantation nicht verbreitet verwendet, da das Verfahren teuer und zeitaufwendig ist. Von Patientenproben stammende Tumor-Organoide sind daher eine vielversprechende Alternative, um das ursprüngliche Krebsgewebe nachzuahmen. Sie spiegeln Tumorhistologie, molekulare Subtypen und die Reaktion auf Behandlungen gut wider.

Organoide können mit hoher Effizienz generiert, in flüssigem Stickstoff eingefroren und später zur weiteren Verwendung reaktiviert werden. Organoide können aus Biopsien bzw. chirurgischen Resektionen sowohl aus gesundem als auch aus malignem Gewebe gezüchtet werden.

Dieser Ansatz wird von den PreCanMed Partnern realisiert.

PreCanMed-Partner konzentrieren sich auf die Erforschung des proteinkodierenden Teils des Krebsgenoms. Mithilfe der Exomsequenzierungsmethode können Genvarianten nachgewiesen werden, die das Fortschreiten der Krankheit oder das Ansprechen auf eine bestimmte Therapie beeinflussen könnten.
Genomische Daten werden mit den kompletten Genexpressionsprofilen verglichen, die durch DNA-Microarray-Analyse von Organoiden erhalten wurden. Die genetische Fingerabdrücke und Expressionssignaturen werden dann mit den klinischen Daten der Patienten zusammengeführt.

Die bioinformatische Analyse des genetischen Fingerabdrucks von Tumororganoiden ermöglicht es, bestimmte biologische Signalwege zu identifizieren, die eine Tumorwirkung induzieren. So ein Signalweg kann eine unbekannte Achillesferse des Tumors darstellen, welche als Ziel für einen chemischen Wirkstoff eines neuen Medikaments anvisiert werden kann.
Auf der Basis von Bioinformatik-Analysen werden die PreCanMed-Partner für jedes Tumororganoid ein Panel potenzieller Medikamente identifizieren.
Die Medikamente werden dann auf ihr Potenzial, das Wachstum spezifischer Tumororganoide zu begrenzen, getestet.

Nur von jenen Patienten werden Tumorproben gesammelt, die den Einschlusskriterien der PreCanMed-Beobachtungsstudie entsprechen, und die eine Einverständniserklärung unterzeichnet haben.
Die Proben umfassen klinisch überschüssiges erkranktes und dazu passendes gesundes Gewebe aus chirurgischen Resektionen von Brust-, Lungen- und Dickdarmkrebs sowie von Mesotheliom.

Die PreCanMed Biobank sammelt drei Kategorien von Daten zu von Patienten abgeleiteten Organoiden:

• klinische Daten der Patienten mit Informationen zur Diagnose, zu den durchgeführten molekularen und histo-pathologischen Analysen, zu den verschriebenen Medikamenten oder Behandlungen und zu den Reaktionen auf die Therapien;
• genomische Daten von den patientenabgeleiteten Organoiden,
• Genexpressionsprofile der Tumor-Organoide.

 Die von PreCanMed gesammelten klinischen Daten werden entsprechend dem strengen Datenschutz nur in verschlüsselter Form gespeichert.