Was ist der Zweck von Studien, um Krebszellen in einer Petrischale (in vitro) zu töten?

Sie sind vielleicht mit der Idee vertraut: “Scheitern Sie schnell, scheitern Sie früh und scheitern Sie oft.” Sie möchten nicht eine Tonne Ressourcen in eine einzige Lösung stecken, nur um festzustellen, dass sie nicht funktioniert. Krebs-Biologen haben Tonnen von Ideen. Sie können nicht alle von ihnen an echten Menschen versuchen.

Experimente mit Zellen in Schalen sind der beste Weg, schnell und (relativ) kostengünstig zu versagen. Ein Medikament, das Krebs in einem Gericht tötet, ist kein Erfolg – es ist noch nicht gescheitert. Das hört sich vielleicht nicht nach viel an, aber nicht scheitern ist der erste (zweite, dritte, vierte …) Schritt zum Erfolg!

Ich sehe diesen Comic häufig, um den Enthusiasmus der Leute zu dämpfen und vor den Gefahren der Übertreibung zu warnen.

Bedrückend neigen die Menschen dazu, dies zu interpretieren, da ” In-vitro- Studien nutzlos sind” statt ” In-vitro- Studien müssen experimentelle Kontrollen haben, und sie haben Einschränkungen”. Ich mache ihnen keine Vorwürfe, da der zweite Satz so ist, wie die Leute zur Schule gehen – oder Quora! – lernen.

Gemeinsame Kontrollen in richtig gestalteten Experimenten:

  • Zerstört das Medikament selektiv Krebszellen? (Test mit der gleichen Menge auf Krebszellen und Nicht-Krebszellen. Bleichmittel und Handfeuerwaffen versagen ziemlich offensichtlich diesen Test.)
  • Sind Sie sicher, dass es nicht durch das verursacht wird, was Sie verwenden, um das Medikament zu liefern? (Test mit dem gleichen Volumen an Lösungsmittel, einer nicht-funktionalen shRNA, einem Nanopartikel ohne Drogen, etc.)
  • Arbeitet das Medikament an mehreren Arten von Krebszellen, nicht nur an einem? (Test mit mehr als nur einer Krebszelllinie.)
  • Mit welchem ​​Assay haben Sie “Krebs töten” gemessen? Beeinträchtigt das Medikament den Test in irgendeiner Weise? (Testen Sie mit mehreren Assays und verstehen Sie, wie die Assays biochemisch funktionieren.)

Einschränkungen:

  • Krebszellen, die in Schalen gezüchtet werden, stammen typischerweise aus etablierten Zelllinien, die “in freier Wildbahn” möglicherweise keinen Krebs darstellen. Auf Plastik gewachsene Zellen haben sich an Plastik angepasst, selbst wenn sie die ursprünglichen krebsverursachenden Mutationen beibehalten. Eine einzelne Krebszelllinie kann auch nicht die Bandbreite von Mutationen widerspiegeln, die bei verschiedenen Patienten oder sogar innerhalb desselben Tumors auftreten können.
    • Der Alt-Text des obigen Comics sagt: “Jetzt, wenn es selektiv Krebszellen in einer Petrischale tötet, können Sie sicher sein, dass es zumindest ein riesiger Durchbruch für jeden ist, der an Petrischalenkrebs leidet.”
  • Gerichte rekapitulieren nicht viele Aspekte von Krebs:
    • In-vitro- Studien betrachten typischerweise nur einen Zelltyp, aber Tumore haben sehr wichtige Wechselwirkungen mit dem Immunsystem, Blutgefäßen und Stroma-Fibroblasten.
    • Hypoxie, Entzündung und Nekrose in Tumoren
    • Schwierigkeiten bei der Diffusion von Medikamenten in Tumorzentren durch hohen intertumoralen Druck und dysfunktionale Blutgefäße
  • Gerichte stellen keine vollständigen Menschen dar.
    • Ein Medikament, das auf Krebszellen wirkt, kann eine unerwartete Toxizität in der Leber oder im Herzen haben.
    • Viele Menschen haben Komorbiditäten: Diabetes, Fettleibigkeit, Herzerkrankungen, Nierenversagen.

Stärken:

  • Es ist viel einfacher, sehr spezifische Mechanismen in Zellen in einer Schale als in Menschen oder Tieren zu zielen. Der Mangel an Komplexität in einer In-vitro- Studie wurde oben als Einschränkung aufgeführt, aber es ist auch eine Stärke in Situationen, in denen Sie keine Tonne von beweglichen Teilen haben möchten, für die Sie steuern müssen.
  • Relativ billig und schnell
  • Kompatibel mit High-Throughput-Screens (dh Tausende von Medikamenten auf tausende von Gerichten werfen)

Was können uns gute In-vitro- Studien sagen?

Zum einen ermöglicht es guten Ideen, Interesse zu wecken und schlechte Ideen zu töten. Die Krebs-Immuntherapie konnte erst in Gang kommen, nachdem T-Zellen in Schalen gezüchtet werden konnten und die Immunaktivierung gemessen wurde – die Idee, das Immunsystem gegen Krebs einzusetzen, gibt es seit den 1800er Jahren [1], war aber nur in vitro möglich vor kurzem [2] und ist jetzt ein sehr beliebtes Feld mit viel versprechen.

In der Regel besteht das Ziel darin, einen möglichen Wirkmechanismus zu verstehen oder eine Idee zu unterstützen. Hier ist ein Beispiel für einen In-vitro- Test. “Ich vermute, dass in Krebszellen mit kompromittierter Homologie-gesteuerter DNA-Reparatur die Hemmung anderer Arten der DNA-Reparatur zu einer ausreichenden DNA-Schädigung führt, um tödlich zu sein.”

(Dies ist bekannt als synthetische Letalität, die Basis einer Klasse von Medikamenten, die derzeit zur Behandlung von BRCA1 / 2 mutierten Brust- und Eierstockkrebs beim Menschen verwendet wird – also ist es eine gute Idee!)

Um diese Frage zu beantworten, möchten Sie vielleicht eine lange und teure Studie an Menschen mit defekter Homologie-gesteuerter Reparatur (HDR) durchführen. Aber niemand würde dafür bezahlen, ohne dass vorläufige In-vitro- Daten zumindest andeuten, dass es funktionieren könnte! Sie würden zuerst so etwas tun:

… zu demonstrieren, dass eine Hemmung eines DNA-Reparatur-Enzyms (unter Verwendung von shPolq) differentiell verschiedene Zelllinien mit zunehmend defektem HDR tötet (Diagramm d, von links nach rechts: unsterblicher Fibroblasten, Brustkrebs und Brustkrebs mit BRCA-Mutanten) ) im Vergleich zu einer Kontrollbehandlung (shCtrl) [3]. Dies zeigt, dass die Hemmung eines Mechanismus der DNA-Reparatur selektiv eine bestimmte Art von Krebszellen abtöten kann.

Das ist eine unglaublich un-sexy Schlagzeile, also werden Sie es nicht in irgendwelchen Pressemitteilungen oder komischen Take-Downs von In-vitro- Studien sehen.

Es zeigt die ungeheure, unwahrscheinliche Wahrheit, die Forscher bei der Entwicklung von Experimenten mit großer Sorgfalt aufbringen müssen, um milde nützliche Informationen zu erhalten, die eines Tages die Basis für eine Therapie sein könnten … an Mäusen getestet.

Und dann, eines Tages, bei menschlichen Patienten!

Fußnoten

[1] Coley-Toxine – Wikipedia

[2] Krebs Immuntherapie Timeline – CRI

[3] http://www.nature.com/nature/jou …

Ich habe den “Bleich” -Vergleich in einem Ignite-Gespräch einmal selbst benutzt!

Die “direkte” wissenschaftliche Antwort lautet, dass In-vitro-Krebszellenstudien einen Eindruck von der relativen Potenz einer Verbindung gegen verschiedene Krebszelltypen vermitteln können. Dies kann Ihnen bei der Auswahl der Krebs-Subtypen helfen, in denen Sie die nächsten Experimente durchführen. Es kann Ihnen auch helfen, Potenz mit bestehenden Standardtherapeutika zu vergleichen., Auf einer relativen Basis. Und natürlich führen Sie dieses Experiment immer mit einer zweiten Petrischale durch, die gesunde Zellen als Kontrolle enthält (nicht wahr?).

Nachdem ich das gesagt habe, denke ich, dass diese Studien hauptsächlich deshalb gemacht werden, weil wir sie immer gemacht haben. Wir haben unser kollektives Denken noch nicht geändert, um zu zeigen, wie wenig Informationswert sie bieten. Auf der anderen Seite sind sie wahrscheinlich ein besserer Informationswert pro Zeitaufwand als Tiermodelle für Krebs, die viel teurer sind (und Tiere töten), und im Allgemeinen genauso ungefähr in der Vorhersage der Aktivität einer Verbindung bei tatsächlichen menschlichen Krebspatienten begrenzt sind .

Was ist der Sinn einer In-vivo-Studie, wenn Sie nicht wissen, ob Ihr Ding überhaupt funktioniert?

Töten von Zellen ist einfach. Bei einer Krebserkrankung sucht man normalerweise nach einer außergewöhnlich hohen Spezifität, so dass man nicht alle Zellen im Körper tötet, bevor man an einem Mechanismus arbeitet, um ihn zu verabreichen.

Im Allgemeinen möchten Sie herausfinden, ob Ihre Behandlung auf die richtigen Zellen abzielt, die falschen / gesunden Zellen vermeidet und auf die Zelle einwirken und sie zum Absterben bringen kann, bevor Sie testen, wie sie in vivo funktioniert.

Sie können also viel weniger Zeit und Geld für In-vitro-Untersuchungen aufwenden, als das gesamte Säugetierlager von PetSmart durchzubrennen, nur um eine Hypothese zu testen.

Alternativ können Sie direkt vorgehen und Bleichmittel verwenden, um alle Ihre unerwünschten Krebszellen abzutöten, ich bin glücklich, die Ergebnisse für Sie zu beobachten.

Weil Bleichmittel dich töten werden. Das Geheimnis ist, etwas zu finden, das nur Krebszellen tötet. Indem Sie Ihr Bleichargument zu seiner unlogischen Schlussfolgerung bringen, ist eine Kugel durch den Kopf die ultimative Heilung für Krebs.