Patienten-abgeleitete Organoide (patient-derived organoid, PDO) sind dreidimensionale Modelle, die mittels eines in-vitro-Dreidimensionalkultursystems konstruiert werden und die Tumoreigenschaften des Patienten hochgradig nachbilden können, häufig auch als „Mikroorgane“ bezeichnet. PDOs können nicht nur die genetische, phänotypische und metabolische Vielfalt der Tumore des Patienten reproduzieren, sondern auch das Tumormikroumfeld (tumor microenvironment, TME) und die Heterogenität effektiv modellieren und bieten eine ideale Plattform zur Erforschung von Mechanismen der Medikamentenresistenz, dem dynamischen Verlauf des Krankheitsfortschritts, der Entdeckung neuer Arzneimittelziele und deren funktioneller Validierung. Im Zeitalter der Präzisionsmedizin zeigen PDOs großes Potenzial bei der Leitung klinischer Therapiedecisionen, der Optimierung von neuen Arzneimittelentwicklungswegen und der Neugestaltung klinischer Studien. Der Kern der Präzisionsmedizin liegt darin, das traditionelle „One-Size-Fits-All“-Behandlungsmodell zu überwinden und individuelle Therapiepläne basierend auf den genetischen, Umwelt- und Lebensstilunterschieden des Patienten zu erstellen. Mit der Entwicklung der Genomik und Sequenziertechnologien ist die auf Next-Generation-Sequencing (NGS) basierende Diagnostik zur Version 1.0 der Präzisionsmedizin geworden. Die hohe Heterogenität von Tumoren, die Komplexität des TME und die Limitierungen bestehender Diagnosetechnologien (wie Probenharmonisierung und unzureichende Tumorzellzahlen) schränken jedoch deren präzise klinische Anwendung ein. PDOs als hochpräzise in-vitro-Dreidimensionalmodelle eröffnen ein neues Kapitel der Präzisionsmedizin Version 2.0. PDOs sind nicht nur eine starke grundlegende Forschungsplattform zur Untersuchung von TME, Wirkmechanismen der Medikamentenresistenz und zur Entdeckung neuer Biomarker, sondern zeigen auch großes Potenzial in der klinischen Translation. In der präklinischen Forschung werden PDOs weitreichend für Hochdurchsatz-Wirkstoffscreenings, die Erforschung von Kombinationsbehandlungsstrategien und die Bewertung der Arzneimittelsicherheit eingesetzt, um effektiv die Wirksamkeit von Arzneimitteln vorherzusagen, synergistische und antagonistische Effekte zu unterscheiden und toxische Risiken für gesundes Gewebe zu bewerten. In der klinischen Forschung erstrecken sich die potenziellen Anwendungsszenarien von PDOs über den gesamten Zyklus der Arzneimittelentwicklung und personalisierten Therapie, inklusive Unterstützung bei der Auswahl der Erstindikation, Dosismessung, Probandenauswahl, Stichprobengröße und Erweiterung neuer Wirkstoffindikation. Zudem besitzen PDOs einen einzigartigen Wert bei der Prognose adoptiver zellulärer Immuntherapien wie chimerischen Antigenrezeptor-T-Zelltherapien (CAR-T), der Beurteilung der Strahlungsempfindlichkeit und der Ko-Kultivierung mit anderen Immunzellen zur Entwicklung neuer Therapien. Es bestehen zahlreiche nationale und internationale Expertenkonsensen, die auf die Standardisierung der Organoid-basierten Wirkstoffempfindlichkeitstests und deren klinische Anwendung abzielen. Das Konzept „1 Organoid = 1 Patient“ wird zunehmend zum Trend, um die Beschränkungen genomischer Informationen zu überwinden, indem direkt Medikamente an diesem „ex-vivo-Double“ des Patienten getestet werden und so eine präzisere individuelle Therapieanleitung zu ermöglichen. Seit Beginn im Jahr 2009 hat sich die Organoid-Technologie von der Erstellung grundlegender Modelle hin zur tiefgreifenden Integration mit Einzelzell-Sequenzierung, Mikrofluidik-Chips und Gen-Editing-Technologien entwickelt, wobei die Komplexität der Modelle und das Anwendungsspektrum stetig erweitert wurden. Heute spielt die Organoid-Technologie eine immer wichtigere Rolle in der Präzisionsmedizin, Arzneimittelentwicklung und regenerativen Medizin. Mit Blick in die Zukunft und bei optimierten Modellen, vereinheitlichten Standards und kumulierten klinischen Evidenzen wird PDO voraussichtlich eine noch zentralere Rolle bei der personalisierten Tumortherapie und Arzneimittelentwicklung spielen; wir treten in ein neues „Organoid-Zeitalter“ ein.

patienten-abgeleitete Organoide; dreidimensionale Kultur; Tumormikroumfeld; Präzisionsmedizin; klinische Translation