Об ограничениях применения методов CDX- и PDX-культивирования злокачественных новообразований яичника и их математическое обоснование

В статье представлены сведения о наиболее популярных методах культивирования злокачественных новообразований человека для внедрения полученных фундаментальных знаний в основу трансляционных исследований в онкологии. Краткая характеристика каждого из них позволяет принять решение о возможности включения методики в экспериментальные работы. Дано первое приближение к формированию логики математического обоснования дизайна эксперимента по моделированию злокачественных новообразований человека.

Также на примере краткого описания оригинального дизайна эксперимента ученых Ханты-Мансийской государственной медицинской академии и Тюменского государственного медицинского университета продемонстрирована логика построения дизайна подобного эксперимента в рамках исследовательской работы. Сформировано представление о необходимости включения в клинические экспериментальные работы фундаментальных и трансляционных этапов в составе единой стратегии ответа на большие вызовы персонифицированной медицины. Сформировано представление о необходимости включения в клинические экспериментальные работы фундаментальных и трансляционных этапов в составе единой стратегии ответа на большие вызовы персонифицированной медицины.

1. О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации: указ Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г. № 145. Собрание законодательства РФ 2024;10:4653–66.

2. Porter J.M., McFarlane I., Bartos C. et al. The survival benefit associated with complete macroscopic resection in epithelial ovarian cancer is histotype specific. JNCI Cancer Spectr 2024;8(4):pkae049. DOI: 10.1093/jncics/pkae049

3. Manning-Geist B.L., Chi D.S., Long Roche K. et al. Tertiary cytoreduction for recurrent ovarian carcinoma: an updated and expanded analysis. Gynecol Oncol 2021;162(2):345–52. DOI: 10.1016/j.ygyno.2021.05.015

4. Kim S.R., Parbhakar A., Li X. et al. Primary cytoreductive surgery compared with neoadjuvant chemotherapy in patients with BRCA mutated advanced high grade serous ovarian cancer: 10 year survival analysis. Int J Gynecol Cancer 2024;34(6):879–85. DOI: 10.1136/ijgc-2023-005065

5. De Jong D., Otify M., Chen I. et al. Survival and chemosensitivity in advanced high grade serous epithelial ovarian cancer patients with and without a BRCA germline mutation: more evidence for shifting the paradigm towards complete surgical cytoreduction. Medicina (Kaunas) 2022;58(11):1611. DOI: 10.3390/medicina58111611

6. Состояние онкологической помощи населению России в 2023 году. Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2024.

7. Vogelstein B., Papadopoulos N., Velculescu V.E. et al. Cancer genome landscapes. Science 2013;339(6127):1546–58. DOI: 10.1126/science.1235122

8. Liu Y., Wu W., Cai C. et al. Patient-derived xenograft models in cancer therapy: technologies and applications. Signal Transduct Target Ther 2023;8(1):160. DOI: 10.1038/s41392-023-01419-2

9. Beckman R.A. Neutral evolution of rare cancer mutations in the computer and the clinic. NPJ Syst Biol Appl 2024;10(1):110. DOI: 10.1038/s41540-024-00436-3

10. Yee C., Dickson K.A., Muntasir M.N. et al. Three-dimensional modelling of ovarian cancer: from cell lines to organoids for discovery and personalized medicine. Front Bioeng Biotechnol 2022;10:836984. DOI: 10.3389/fbioe.2022.836984

11. Cortesi M., Warton K., Ford C.E. Beyond 2D cell cultures: how 3D models are changing the in vitro study of ovarian cancer and how to make the most of them. Peer J 2024;12:e17603. DOI: 10.7717/peerj.17603

12. Adams K.M., Wendt J.R., Wood J. et al. Cell-intrinsic platinum response and associated genetic and gene expression signatures in ovarian cancer cell lines and isogenic models. bioRxiv [Preprint]. 2024: 2024.07.26.605381. DOI: 10.1101/2024.07.26.605381

13. Ruibin J., Guoping C., Zhiguo Z. et al. Establishment and characterization of a highly metastatic ovarian cancer cell line. Biomed Res Int 2018;2018:3972534. DOI: 10.1155/2018/3972534

14. Fogh J., Fogh J.M., Orfeo T. One hundred and twenty-seven cultured human tumor cell lines producing tumors in nude mice. JNCI: Journal of the National Cancer Institute 1977;59(1):221–6. DOI: 10.1093/jnci/59.1.221

15. Xu S.-H., Qin L.-J., Mou H.-Z. et al. Establishment of a highly metastatic human ovarian cancer cell line (HO-8910PM) and its characterization. J Exp Clin Cancer Res 1999;18:233–9. PMID: 10464713

16. Li L., Hanahan D. Hijacking the neuronal NMDAR signaling circuit to promote tumor growth and invasion. Cell 2013;153(1):86–100. DOI: 10.1016/j.cell.2013.02.051

17. Dsouza V.L., Kuthethur R., Kabekkodu S.P., Chakrabarty S. Organ-on-Chip platforms to study tumor evolution and chemosensitivity. Biochim Biophys Acta Rev Cancer 2022;1877(3):188717. DOI: 10.1016/j.bbcan.2022.188717

18. Carvalho M.R., Barata D., Teixeira L.M. et al. Colorectal tumor-on-a-chip system: a 3D tool for precision onco-nanomedicine. Sci Adv 2019;5(5):eaaw1317. DOI: 10.1126/sciadv.aaw1317

19. Herndler-Brandstetter D., Shan L., Yao Y. et al. Humanized mouse model supports development, function, and tissue residency of human natural killer cells. Proc Natl Acad Sci USA 2017;114(45):E9626–E9634. DOI: 10.1073/pnas.1705301114

20. Zeleniak A., Wiegand C., Liu W. et al. De novo construction of T cell compartment in humanized mice engrafted with iPSC-derived thymus organoids. Nat Methods 2022;19(10):1306–19. DOI: 10.1038/s41592-022-01583-3

21. Topp M.D., Hartley L., Cook M. et al. Molecular correlates of platinum response in human high-grade serous ovarian cancer patient-derived xenografts. Mol Oncol 2014;8(3):656–68. DOI: 10.1016/j.molonc.2014.01.008

22. Cybulska P., Stewart J.M., Sayad A. et al. A genomically characterized collection of high-grade serous ovarian cancer xenografts for preclinical testing. Am J Pathol 2018;188(5):1120–31. DOI: 10.1016/j.ajpath.2018.01.019

23. George E., Kim H., Krepler C. et al. A patient-derived-xenograft platform to study BRCA-deficient ovarian cancers. JCI Insight 2017;2(1):e89760. DOI: 10.1172/jci.insight.89760

24. De Thaye E., Van de Vijver K., Van der Meulen J. et al. Establishment and characterization of a cell line and patientderived xenograft (PDX) from peritoneal metastasis of low-grade serous ovarian carcinoma. Sci Rep 2020;10(1):6688. DOI: 10.1038/s41598-020-63738-6

25. Ricci F., Guffanti F., Affatato R. et al. Establishment of patientderived tumor xenograft models of mucinous ovarian cancer. Am J Cancer Res 2020;10(2):572–80.

26. Ricci F., Bizzaro F., Cesca M. et al. Patient-derived ovarian tumor xenografts recapitulate human clinicopathology and genetic alterations. Cancer Res 2014;74(23):6980–90. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-0274

27. Colombo P.E., du Manoir S., Orsett B. et al. Ovarian carcinoma patient derived xenografts reproduce their tumor of origin and preserve an oligoclonal structure. Oncotarget 2015;6(29):28327–40. DOI: 10.18632/oncotarget.5069

28. Weroha S.J., Becker M.A., Enderica-Gonzalez S. et al. Tumorgrafts as in vivo surrogates for women with ovarian cancer. Clin Cancer Res 2014;20(5):1288–97. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-13-2611

29. Cogno N., Axenie C., Bauer R., Vavourakis V. Agent-based modeling in cancer biomedicine: applications and tools for calibration and validation. Cancer Biol Ther 2024;25(1):2344600. DOI: 10.1080/15384047.2024.2344600

30. Sové R.J., Jafarnejad M., Zhao C. et al. QSP-IO: a quantitative systems pharmacology toolbox for mechanistic multiscale modeling for immuno-oncology applications. CPT Pharmacometrics Syst Pharmacol 2020;9(9):484–97. DOI: 10.1002/psp4.12546

31. Laukien F.H. The evolution of evolutionary processes in organismal and cancer evolution. Prog Biophys Mol Biol 2021;165:43–8. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2021.08.008