Towards more reliable in vitro drug testing for head and neck squamous cell carcinoma via a human tumor–derived matrix

Katja Tuomainen

Towards more reliable in vitro drug testing for head and neck squamous cell carcinoma via a human tumor–derived matrix

Research output: Thesis › Doctoral Thesis › Collection of Articles

Abstract

Pään ja kaulan alueen syöpä on maailmanlaajuisesti kahdeksanneksi yleisin syöpätyyppi. Kehittyneistä hoidoista huolimatta, 5 vuoden eloonjäämisennuste on edelleen vain 50 %. Nykyisten prekliinisten syöpälääkekokeiden ennustearvo on alhainen. Solututkimukset tehdään tavallisesti muovialustalla tai käyttämällä kaupallisia eläinperäisiä väliaineita, kuten hiiriperäistä Matrigeeliä. Nämä menetelmät jäljittelevät kuitenkin heikosti ihmisyöpäsolujen kasvuympäristöä. Parantaaksemme solukokeiden ennustettavuutta, olemme kehittäneet ihmisen kohdun myoomasta valmistetun väliaineen Myogeelin. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää luotettavampia in vitro -menetelmiä tarjoamalla syöpäsoluille ominaisempi kasvuympäristö.

Ensimmäiseksi tutkimme, voisiko Myogeelin käyttö parantaa lääkeseulonnan luotettavuutta muovialustaan tai Matrigeeliin verrattuna. Tutkimuksessa testattiin 19 täsmälääkkeen (EGFR:n, MEK:n ja PI3K / mTOR:n estäjien) tehoa kahdellatoista pään ja kaulan alueen syöpäsolulinjalla viidessä eri kasvuympäristössä; muovin päällä, Myogeelillä ja Matrigeelillä päällystetyillä levyillä ja geelien sisällä. Myogeelin päällä ja sisällä kasvatetut syöpäsolut reagoivat huomattavasti heikommin EGFR:n ja MEK:n estäjiin kuin Matrigeelissä tai muovin päällä kasvatetut solut. Lisäksi Myogeelissä tehdyt kokeet vastasivat muita koeolosuhteita paremmin kliinisiä EGFR:n estäjillä tehtyjä lääkekokeita. Tutkimustuloksien perusteella Myogel parantaa in vitro ‑syöpälääketestausten kliinistä ennustettavuutta.

Seuraavaksi tutkimme suuritehoisella seulonnalla uusia säde- ja lääkehoitoyhdistelmiä. Tutkimuksessa käytettiin lääkekirjastoa (n = 396) ja sädehoitoa Myogeelissä viljellyille pään ja kaulan alueen syöpäsoluille. Tutkimuksessa osoitettiin lupaavimman lääkekandidaatin, Bcl-2/Bcl-xL estäjän, navitoklaksin ja sädehoidon yhdistelmällä olevan synerginen vaikutus kolmessatoista testatussa solulinjassa. Lisäksi yhdistelmä pysäytti syöpäsolujen jakautumisen ja aiheutti apoptoosia. Tutkimuksen perusteella navitoklaksi-sädehoitoyhdistelmällä saattaisi olla potentiaalia pään ja kaulan alueen syövän hoidossa.

Kolmantena aiheena oli kehittää ihmisperäinen mikrofluidinen sirumääritys yksilöidyn immunoterapiavasteen testaukseen. Ensiksi siru testattiin käyttäen kielisyöpäsolulinjaa (HSC-3) ja terveiden verenluovuttajien immuunisoluja. Syöpäsolut kasvatettiin sirussa Myogeeli-fibriini-väliaineessa. Immuunijärjestelmän tarkastuspiste-estäjiä, IDO1-estäjää (NLG-919) ja PD-L1-vasta-ainetta lisättiin siruille, minkä jälkeen immuunisolujen liikkumista sekä syöpäsolujen jakautumista mitattiin kolmen päivän ajan. Seuraavaksi sirumäärityksen suoritettiin potilaista eristetyille syöpäsoluille ja veren immuunisoluille. Tutkimuksemme osoittivat syöpäsolujen määrän vaikuttavan immuunisolujen liikkumiseen. IDO1-estäjä lisäsi immuunisolujen liikkumista syöpäsoluja kohden kahdella potilasnäytteellä sekä HSC-3-soluilla. Määritystä voitaisiin mahdollisesti tulevaisuudessa käyttää apuna potilaan immunoterapiavasteen ennustamisessa.

Original language	English
Awarding Institution	University of Helsinki
Supervisors/Advisors	Salo, Tuula, Supervisor Monni, Outi, Supervisor Mäkitie, Antti, Supervisor
Place of Publication	Helsinki
Publisher	Helsingin yliopisto
Print ISBNs	978-951-51-7719-3
Electronic ISBNs	978-951-51-7720-9
Publication status	Published - 17 Dec 2021
MoE publication type	G5 Doctoral dissertation (article)

Fields of Science

1182 Biochemistry, cell and molecular biology
3111 Biomedicine
3122 Cancers
318 Medical biotechnology

Access to Document

Cite this

@phdthesis{ad464e64ee80479bb9bf2fc8d579aede,

title = "Towards more reliable in vitro drug testing for head and neck squamous cell carcinoma via a human tumor–derived matrix",

abstract = "P{\"a}{\"a}n ja kaulan alueen sy{\"o}p{\"a} on maailmanlaajuisesti kahdeksanneksi yleisin sy{\"o}p{\"a}tyyppi. Kehittyneist{\"a} hoidoista huolimatta, 5 vuoden eloonj{\"a}{\"a}misennuste on edelleen vain 50 %. Nykyisten prekliinisten sy{\"o}p{\"a}l{\"a}{\"a}kekokeiden ennustearvo on alhainen. Solututkimukset tehd{\"a}{\"a}n tavallisesti muovialustalla tai k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} kaupallisia el{\"a}inper{\"a}isi{\"a} v{\"a}liaineita, kuten hiiriper{\"a}ist{\"a} Matrigeeli{\"a}. N{\"a}m{\"a} menetelm{\"a}t j{\"a}ljittelev{\"a}t kuitenkin heikosti ihmisy{\"o}p{\"a}solujen kasvuymp{\"a}rist{\"o}{\"a}. Parantaaksemme solukokeiden ennustettavuutta, olemme kehitt{\"a}neet ihmisen kohdun myoomasta valmistetun v{\"a}liaineen Myogeelin. T{\"a}m{\"a}n v{\"a}it{\"o}skirjaty{\"o}n tavoitteena oli kehitt{\"a}{\"a} luotettavampia in vitro -menetelmi{\"a} tarjoamalla sy{\"o}p{\"a}soluille ominaisempi kasvuymp{\"a}rist{\"o}. Ensimm{\"a}iseksi tutkimme, voisiko Myogeelin k{\"a}ytt{\"o} parantaa l{\"a}{\"a}keseulonnan luotettavuutta muovialustaan tai Matrigeeliin verrattuna. Tutkimuksessa testattiin 19 t{\"a}sm{\"a}l{\"a}{\"a}kkeen (EGFR:n, MEK:n ja PI3K / mTOR:n est{\"a}jien) tehoa kahdellatoista p{\"a}{\"a}n ja kaulan alueen sy{\"o}p{\"a}solulinjalla viidess{\"a} eri kasvuymp{\"a}rist{\"o}ss{\"a}; muovin p{\"a}{\"a}ll{\"a}, Myogeelill{\"a} ja Matrigeelill{\"a} p{\"a}{\"a}llystetyill{\"a} levyill{\"a} ja geelien sis{\"a}ll{\"a}. Myogeelin p{\"a}{\"a}ll{\"a} ja sis{\"a}ll{\"a} kasvatetut sy{\"o}p{\"a}solut reagoivat huomattavasti heikommin EGFR:n ja MEK:n est{\"a}jiin kuin Matrigeeliss{\"a} tai muovin p{\"a}{\"a}ll{\"a} kasvatetut solut. Lis{\"a}ksi Myogeeliss{\"a} tehdyt kokeet vastasivat muita koeolosuhteita paremmin kliinisi{\"a} EGFR:n est{\"a}jill{\"a} tehtyj{\"a} l{\"a}{\"a}kekokeita. Tutkimustuloksien perusteella Myogel parantaa in vitro ‑sy{\"o}p{\"a}l{\"a}{\"a}ketestausten kliinist{\"a} ennustettavuutta. Seuraavaksi tutkimme suuritehoisella seulonnalla uusia s{\"a}de- ja l{\"a}{\"a}kehoitoyhdistelmi{\"a}. Tutkimuksessa k{\"a}ytettiin l{\"a}{\"a}kekirjastoa (n = 396) ja s{\"a}dehoitoa Myogeeliss{\"a} viljellyille p{\"a}{\"a}n ja kaulan alueen sy{\"o}p{\"a}soluille. Tutkimuksessa osoitettiin lupaavimman l{\"a}{\"a}kekandidaatin, Bcl-2/Bcl-xL est{\"a}j{\"a}n, navitoklaksin ja s{\"a}dehoidon yhdistelm{\"a}ll{\"a} olevan synerginen vaikutus kolmessatoista testatussa solulinjassa. Lis{\"a}ksi yhdistelm{\"a} pys{\"a}ytti sy{\"o}p{\"a}solujen jakautumisen ja aiheutti apoptoosia. Tutkimuksen perusteella navitoklaksi-s{\"a}dehoitoyhdistelm{\"a}ll{\"a} saattaisi olla potentiaalia p{\"a}{\"a}n ja kaulan alueen sy{\"o}v{\"a}n hoidossa.Kolmantena aiheena oli kehitt{\"a}{\"a} ihmisper{\"a}inen mikrofluidinen sirum{\"a}{\"a}ritys yksil{\"o}idyn immunoterapiavasteen testaukseen. Ensiksi siru testattiin k{\"a}ytt{\"a}en kielisy{\"o}p{\"a}solulinjaa (HSC-3) ja terveiden verenluovuttajien immuunisoluja. Sy{\"o}p{\"a}solut kasvatettiin sirussa Myogeeli-fibriini-v{\"a}liaineessa. Immuunij{\"a}rjestelm{\"a}n tarkastuspiste-est{\"a}ji{\"a}, IDO1-est{\"a}j{\"a}{\"a} (NLG-919) ja PD-L1-vasta-ainetta lis{\"a}ttiin siruille, mink{\"a} j{\"a}lkeen immuunisolujen liikkumista sek{\"a} sy{\"o}p{\"a}solujen jakautumista mitattiin kolmen p{\"a}iv{\"a}n ajan. Seuraavaksi sirum{\"a}{\"a}rityksen suoritettiin potilaista eristetyille sy{\"o}p{\"a}soluille ja veren immuunisoluille. Tutkimuksemme osoittivat sy{\"o}p{\"a}solujen m{\"a}{\"a}r{\"a}n vaikuttavan immuunisolujen liikkumiseen. IDO1-est{\"a}j{\"a} lis{\"a}si immuunisolujen liikkumista sy{\"o}p{\"a}soluja kohden kahdella potilasn{\"a}ytteell{\"a} sek{\"a} HSC-3-soluilla. M{\"a}{\"a}rityst{\"a} voitaisiin mahdollisesti tulevaisuudessa k{\"a}ytt{\"a}{\"a} apuna potilaan immunoterapiavasteen ennustamisessa.",

keywords = "1182 Biochemistry, cell and molecular biology, 3111 Biomedicine, 3122 Cancers, 318 Medical biotechnology",

author = "Katja Tuomainen",

year = "2021",

month = dec,

day = "17",

language = "English",

isbn = "978-951-51-7719-3",

series = "Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis",

publisher = "Helsingin yliopisto",

number = "71/2021",

address = "Finland",

school = "University of Helsinki",

}

TY - BOOK

T1 - Towards more reliable in vitro drug testing for head and neck squamous cell carcinoma via a human tumor–derived matrix

AU - Tuomainen, Katja

PY - 2021/12/17

Y1 - 2021/12/17

N2 - Pään ja kaulan alueen syöpä on maailmanlaajuisesti kahdeksanneksi yleisin syöpätyyppi. Kehittyneistä hoidoista huolimatta, 5 vuoden eloonjäämisennuste on edelleen vain 50 %. Nykyisten prekliinisten syöpälääkekokeiden ennustearvo on alhainen. Solututkimukset tehdään tavallisesti muovialustalla tai käyttämällä kaupallisia eläinperäisiä väliaineita, kuten hiiriperäistä Matrigeeliä. Nämä menetelmät jäljittelevät kuitenkin heikosti ihmisyöpäsolujen kasvuympäristöä. Parantaaksemme solukokeiden ennustettavuutta, olemme kehittäneet ihmisen kohdun myoomasta valmistetun väliaineen Myogeelin. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää luotettavampia in vitro -menetelmiä tarjoamalla syöpäsoluille ominaisempi kasvuympäristö. Ensimmäiseksi tutkimme, voisiko Myogeelin käyttö parantaa lääkeseulonnan luotettavuutta muovialustaan tai Matrigeeliin verrattuna. Tutkimuksessa testattiin 19 täsmälääkkeen (EGFR:n, MEK:n ja PI3K / mTOR:n estäjien) tehoa kahdellatoista pään ja kaulan alueen syöpäsolulinjalla viidessä eri kasvuympäristössä; muovin päällä, Myogeelillä ja Matrigeelillä päällystetyillä levyillä ja geelien sisällä. Myogeelin päällä ja sisällä kasvatetut syöpäsolut reagoivat huomattavasti heikommin EGFR:n ja MEK:n estäjiin kuin Matrigeelissä tai muovin päällä kasvatetut solut. Lisäksi Myogeelissä tehdyt kokeet vastasivat muita koeolosuhteita paremmin kliinisiä EGFR:n estäjillä tehtyjä lääkekokeita. Tutkimustuloksien perusteella Myogel parantaa in vitro ‑syöpälääketestausten kliinistä ennustettavuutta. Seuraavaksi tutkimme suuritehoisella seulonnalla uusia säde- ja lääkehoitoyhdistelmiä. Tutkimuksessa käytettiin lääkekirjastoa (n = 396) ja sädehoitoa Myogeelissä viljellyille pään ja kaulan alueen syöpäsoluille. Tutkimuksessa osoitettiin lupaavimman lääkekandidaatin, Bcl-2/Bcl-xL estäjän, navitoklaksin ja sädehoidon yhdistelmällä olevan synerginen vaikutus kolmessatoista testatussa solulinjassa. Lisäksi yhdistelmä pysäytti syöpäsolujen jakautumisen ja aiheutti apoptoosia. Tutkimuksen perusteella navitoklaksi-sädehoitoyhdistelmällä saattaisi olla potentiaalia pään ja kaulan alueen syövän hoidossa.Kolmantena aiheena oli kehittää ihmisperäinen mikrofluidinen sirumääritys yksilöidyn immunoterapiavasteen testaukseen. Ensiksi siru testattiin käyttäen kielisyöpäsolulinjaa (HSC-3) ja terveiden verenluovuttajien immuunisoluja. Syöpäsolut kasvatettiin sirussa Myogeeli-fibriini-väliaineessa. Immuunijärjestelmän tarkastuspiste-estäjiä, IDO1-estäjää (NLG-919) ja PD-L1-vasta-ainetta lisättiin siruille, minkä jälkeen immuunisolujen liikkumista sekä syöpäsolujen jakautumista mitattiin kolmen päivän ajan. Seuraavaksi sirumäärityksen suoritettiin potilaista eristetyille syöpäsoluille ja veren immuunisoluille. Tutkimuksemme osoittivat syöpäsolujen määrän vaikuttavan immuunisolujen liikkumiseen. IDO1-estäjä lisäsi immuunisolujen liikkumista syöpäsoluja kohden kahdella potilasnäytteellä sekä HSC-3-soluilla. Määritystä voitaisiin mahdollisesti tulevaisuudessa käyttää apuna potilaan immunoterapiavasteen ennustamisessa.

AB - Pään ja kaulan alueen syöpä on maailmanlaajuisesti kahdeksanneksi yleisin syöpätyyppi. Kehittyneistä hoidoista huolimatta, 5 vuoden eloonjäämisennuste on edelleen vain 50 %. Nykyisten prekliinisten syöpälääkekokeiden ennustearvo on alhainen. Solututkimukset tehdään tavallisesti muovialustalla tai käyttämällä kaupallisia eläinperäisiä väliaineita, kuten hiiriperäistä Matrigeeliä. Nämä menetelmät jäljittelevät kuitenkin heikosti ihmisyöpäsolujen kasvuympäristöä. Parantaaksemme solukokeiden ennustettavuutta, olemme kehittäneet ihmisen kohdun myoomasta valmistetun väliaineen Myogeelin. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää luotettavampia in vitro -menetelmiä tarjoamalla syöpäsoluille ominaisempi kasvuympäristö. Ensimmäiseksi tutkimme, voisiko Myogeelin käyttö parantaa lääkeseulonnan luotettavuutta muovialustaan tai Matrigeeliin verrattuna. Tutkimuksessa testattiin 19 täsmälääkkeen (EGFR:n, MEK:n ja PI3K / mTOR:n estäjien) tehoa kahdellatoista pään ja kaulan alueen syöpäsolulinjalla viidessä eri kasvuympäristössä; muovin päällä, Myogeelillä ja Matrigeelillä päällystetyillä levyillä ja geelien sisällä. Myogeelin päällä ja sisällä kasvatetut syöpäsolut reagoivat huomattavasti heikommin EGFR:n ja MEK:n estäjiin kuin Matrigeelissä tai muovin päällä kasvatetut solut. Lisäksi Myogeelissä tehdyt kokeet vastasivat muita koeolosuhteita paremmin kliinisiä EGFR:n estäjillä tehtyjä lääkekokeita. Tutkimustuloksien perusteella Myogel parantaa in vitro ‑syöpälääketestausten kliinistä ennustettavuutta. Seuraavaksi tutkimme suuritehoisella seulonnalla uusia säde- ja lääkehoitoyhdistelmiä. Tutkimuksessa käytettiin lääkekirjastoa (n = 396) ja sädehoitoa Myogeelissä viljellyille pään ja kaulan alueen syöpäsoluille. Tutkimuksessa osoitettiin lupaavimman lääkekandidaatin, Bcl-2/Bcl-xL estäjän, navitoklaksin ja sädehoidon yhdistelmällä olevan synerginen vaikutus kolmessatoista testatussa solulinjassa. Lisäksi yhdistelmä pysäytti syöpäsolujen jakautumisen ja aiheutti apoptoosia. Tutkimuksen perusteella navitoklaksi-sädehoitoyhdistelmällä saattaisi olla potentiaalia pään ja kaulan alueen syövän hoidossa.Kolmantena aiheena oli kehittää ihmisperäinen mikrofluidinen sirumääritys yksilöidyn immunoterapiavasteen testaukseen. Ensiksi siru testattiin käyttäen kielisyöpäsolulinjaa (HSC-3) ja terveiden verenluovuttajien immuunisoluja. Syöpäsolut kasvatettiin sirussa Myogeeli-fibriini-väliaineessa. Immuunijärjestelmän tarkastuspiste-estäjiä, IDO1-estäjää (NLG-919) ja PD-L1-vasta-ainetta lisättiin siruille, minkä jälkeen immuunisolujen liikkumista sekä syöpäsolujen jakautumista mitattiin kolmen päivän ajan. Seuraavaksi sirumäärityksen suoritettiin potilaista eristetyille syöpäsoluille ja veren immuunisoluille. Tutkimuksemme osoittivat syöpäsolujen määrän vaikuttavan immuunisolujen liikkumiseen. IDO1-estäjä lisäsi immuunisolujen liikkumista syöpäsoluja kohden kahdella potilasnäytteellä sekä HSC-3-soluilla. Määritystä voitaisiin mahdollisesti tulevaisuudessa käyttää apuna potilaan immunoterapiavasteen ennustamisessa.

KW - 1182 Biochemistry, cell and molecular biology

KW - 3111 Biomedicine

KW - 3122 Cancers

KW - 318 Medical biotechnology

M3 - Doctoral Thesis

SN - 978-951-51-7719-3

T3 - Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis

PB - Helsingin yliopisto

CY - Helsinki

ER -