Organoids as a potential model for studying pancreatic ductal adenocarcinoma

Abstract

Bakgrunn/ Formål: Adenokarsinom i bukspyttkjertelen (PDAC) er en dødelig sykdom som tilsynelatende ikke har noen kur. Flere forskningsmodeller inkludert cellelinjer, sfæroider, organoider, og mus har blitt brukt for å studere denne sykdommen. Den mest effektive modellen har likevel ikke blitt endelig identifisert. Målene med denne masteroppgaven var å lære teknikker for å arbeide med organoider og å ta i bruk dataanalyser for å forutse potensielle medikamenter for behandling av PDAC.

Metoder: Proteomikk datasett fra menneske PDAC vev, menneske PDAC organoider, muse PDAC vev, muse PDAC organoider, muse PDAC spheroider, og muse PDAC celler ble samlet inn. Etterfølgende validering ble gjennomført med muse og menneske PDAC organoider, ved å sammenligne ubehandlede organoider med organoider som er blitt behandlet i 24 og 48 timer. Brukte teknikker for validering inkluderte celleviabilitetsassay med Cell Counting Kit-8, immunohistokjemi (IHC), live/dead farging, og histologisk undersøkelse.

Resultater: Totalt 1367 felles PDAC proteiner ble identifisert i de ulike forskningsmodellene, inkludert menneske PDAC vev, menneske PDAC organoider, muse PDAC vev, muse PDAC organoider, muse PDAC spheroider, og muse PDAC celler. De fleste hub proteinene ble funnet i gruppen med gemcitabin + muse PDAC organoider + menneske PDAC organoider. Ivermectin ved konsentrasjoner på 5 µM og 10 µM drepte raskt både muse PDAC og menneske PDAC organoider. IHC ga kvantifiserbare resultater og avslørte detaljer av cellekjerne, delende celler, og apoptotiske celler. Disse observasjonene kan være knyttet til aktiviteten av growth factor receptor-bound protein 2 (GRB2).

Konklusjoner: Organoider er tilsynelatende en lovende modell for å studere PDAC. Ivermectin er et effektivt medikament mot PDAC, og immunohistokjemi skiller seg ut som den optimale teknikken for å evaluere effekten av behandling på organoider.

Background/ Aims: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a deadly disease with no evident cure. Several research models including cell lines, spheroids, organoids, and mice have been used to study this disease. However, the most effective model for studying this disease has not yet been definitively identified. The aims for this thesis were learning techniques for working with organoids and employing computational analyses for predicting potential drug targets for treatment of PDAC organoids.

Methods: Proteomic datasets of human PDAC tissue, human PDAC organoids, mouse PDAC tissue, mouse PDAC organoids, mouse PDAC spheroids, and mouse PDAC cells were collected. Subsequent validation was carried out using both mouse and human PDAC organoids, comparing untreated organoids with those treated for 24 and 48 hours. Techniques employed for validation included cell viability assays via the Cell Counting Kit-8 (CCK-8), immunohistochemistry (IHC), live/dead staining, and histological examination.

Results: A total of 1367 common PDAC proteins were identified among the different research models, including human PDAC tissue, human PDAC organoids, mouse PDAC tissue, mouse PDAC organoids, mouse PDAC spheroids, and mouse PDAC cells. Most of the hub proteins were located in the gemcitabine + mouse PDAC organoids + human PDAC organoids group. Ivermectin at concentrations of 5 µM and 10 µM rapidly killed both mouse PDAC and human PDAC organoids. IHC provided quantifiable results and revealed details of nuclei, proliferating cells, and cells undergoing apoptosis. These observations could be associated with the activity of growth factor receptor-bound protein 2 (GRB2).

Conclusions: Organoids appear to be a promising study model for PDAC. Ivermectin is an effective drug against PDAC, and immunohistochemistry stands out as the optimal technique for evaluating the impact of treatments on organoids.