Derivation of a new model of lung adenocarcinoma using canine lung cancer organoids for translational research in pulmonary medicine

Le cancer primitif du poumon canin (CPPC) est une tumeur maligne rare chez le chien et présente un mauvais pronostic. Les médicaments thérapeutiques efficaces contre le CPPC n'ont pas encore été établis. En outre, le cPLC ressemble au cancer du poumon humain en termes de caractéristiques histopathologiques et de profils d'expression génique et pourrait donc être un modèle de recherche important pour cette maladie. La culture d'organoïdes en trois dimensions est connue pour récapituler la dynamique tissulaire in vivo. Nous avons donc essayé de générer des organoïdes cPLC (cPLCO) pour analyser les profils de cPLC. Après le prélèvement d'échantillons de cPLC et du tissu pulmonaire normal correspondant, cPLCO a été généré avec succès, ce qui a récapitulé l'architecture tissulaire de cPLC, exprimé le marqueur d'adénocarcinome pulmonaire (TTF1) et présenté une tumorigenèse in vivo. La sensibilité de cPLCO aux médicaments anticancéreux était différente selon les souches. L'analyse du séquençage de l'ARN a montré une augmentation significative de 11 gènes dans le cPLCO par rapport aux organoïdes pulmonaires normaux canins (cNLO). De plus, cPLCO a été enrichi avec la voie de signalisation MEK par rapport à cNLO. L'inhibiteur de MEK, le trametinib, a diminué la viabilité de plusieurs souches de cPLCO et a inhibé la croissance des xénogreffes de cPLC. Collectivement, notre modèle établi de cPLCO pourrait être un outil utile pour identifier de nouveaux biomarqueurs pour le cPLC et un nouveau modèle de recherche pour le cancer du poumon chez le chien et l'homme.

El cáncer de pulmón primario canino (cPLC) es un tumor maligno raro en perros y presenta un mal pronóstico. Todavía no se han establecido fármacos terapéuticos eficaces contra la cPLC. Además, la cPLC se asemeja al cáncer de pulmón humano en características histopatológicas y perfiles de expresión génica y, por lo tanto, podría ser un modelo de investigación importante para esta enfermedad. Se sabe que el cultivo de organoides tridimensionales recapitula la dinámica tisular in vivo. Por lo tanto, intentamos generar organoides de cPLC (cPLCO) para analizar los perfiles de cPLC. Después de recolectar muestras de cPLC y el tejido pulmonar normal correspondiente, se generó con éxito cPLCO, que recapituló la arquitectura tisular de cPLC, expresó el marcador de adenocarcinoma de pulmón (TTF1) y exhibió tumorigénesis in vivo. La sensibilidad de cPLCO a los fármacos contra el cáncer fue diferente entre las cepas. El análisis de secuenciación de ARN mostró 11 genes significativamente regulados positivamente en cPLCO en comparación con los organoides pulmonares normales caninos (cNLO). Además, los cPLCO se enriquecieron con la vía de señalización de MEK en comparación con los cNLO. El inhibidor de MEK, trametinib, disminuyó la viabilidad de varias cepas de cPLCO e inhibió el crecimiento de xenoinjertos de cPLC. En conjunto, nuestro modelo cPLCO establecido podría ser una herramienta útil para identificar nuevos biomarcadores para cPLC y un nuevo modelo de investigación para el cáncer de pulmón en perros y humanos.

Canine primary lung cancer (cPLC) is a rare malignant tumor in dogs, and exhibits poor prognosis. Effective therapeutic drugs against cPLC have not been established yet. Also, cPLC resembles human lung cancer in histopathological characteristics and gene expression profiles and thus could be an important research model for this disease. Three-dimensional organoid culture is known to recapitulate the tissue dynamics in vivo. We, therefore, tried to generate cPLC organoids (cPLCO) for analyzing the profiles of cPLC. After samples from cPLC and the corresponding normal lung tissue were collected, cPLCO were successfully generated, which recapitulated the tissue architecture of cPLC, expressed lung adenocarcinoma marker (TTF1), and exhibited tumorigenesis in vivo. The sensitivity of cPLCO to anti-cancer drugs was different among strains. RNA-sequencing analysis showed significantly upregulated 11 genes in cPLCO compared with canine normal lung organoids (cNLO). Moreover, cPLCO were enriched with the MEK-signaling pathway compared with cNLO. The MEK inhibitor, trametinib decreased the viability of several strains of cPLCO and inhibited the growth of cPLC xenografts. Collectively, our established cPLCO model might be a useful tool for identifying novel biomarkers for cPLC and a new research model for dog and human lung cancer.

سرطان الرئة الأولي للكلاب (cPLC) هو ورم خبيث نادر في الكلاب، ويظهر تشخيصًا سيئًا. لم يتم بعد إنشاء أدوية علاجية فعالة ضد cPLC. أيضًا، يشبه cPLC سرطان الرئة البشري في الخصائص النسيجية المرضية وملامح التعبير الجيني، وبالتالي يمكن أن يكون نموذجًا بحثيًا مهمًا لهذا المرض. من المعروف أن المزرعة العضوية ثلاثية الأبعاد تلخص ديناميكيات الأنسجة في الكائن الحي. لذلك، حاولنا إنشاء cPLC organoids (cPLCO) لتحليل ملفات تعريف cPLC. بعد جمع عينات من cPLC وأنسجة الرئة الطبيعية المقابلة، تم توليد cPLCO بنجاح، والتي لخصت بنية أنسجة cPLC، وعلامة سرطان الرئة الغدي المعبر عنها (TTF1)، وتكوين الورم الظاهر في الجسم الحي. كانت حساسية cPLCO للأدوية المضادة للسرطان مختلفة بين السلالات. أظهر تحليل تسلسل الحمض النووي الريبي 11 جينًا منظمًا بشكل كبير في cPLCO مقارنةً بأعضاء الرئة الطبيعية للكلاب (cNLO). علاوة على ذلك، تم إثراء cPLCO بمسار إشارات MEK مقارنة بـ cNLO. قلل مثبط MEK، trametinib من صلاحية العديد من سلالات cPLCO وأعاق نمو الطعوم الخارجية cPLC. بشكل جماعي، قد يكون نموذج cPLCO الخاص بنا أداة مفيدة لتحديد المؤشرات الحيوية الجديدة لـ cPLC ونموذج بحث جديد لسرطان الرئة لدى الكلاب والبشر.