Für den Monat November 2025 geht das „Paper of the Month“ der Medizinischen Fakultät der Universität Münster an

Nicole C. Riedel und Professor Kornelius Kerl aus der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin -Pädiatrische Hämatologie und Onkologie-

In vivo intratumoral heterogeneity in a dish: scalable forebrain organoid models of embryonal brain tumors for high-throughput personalized drug discovery 
Riedel, NC; Walter, C; (…) Kerl, K
Nov 2025 | Cancer Commun (Lond). Online ahead of print.
 

Begründung der Auswahl:
In der prämiierten Studie werden skalierbare Organoidmodelle embryonaler Hirntumore (atypische teratoide und rhabdoide Tumoren [ATRT] und embryonale Tumoren mit mehrschichtigen Rosetten [ETMR]) beschrieben, die die histologischen Merkmale und die transkriptionelle Heterogenität von Primärtumoren besser wiedergeben als herkömmliche Tumorsphären. Diese Modelle stellen einen wertvollen Ansatz dar für zelltypspezifische Wirkstoffscreenings in einem skalierbaren Workflow und damit für die Erforschung neuer Strategien zur Krebsbekämpfung in einem komplexen, nahezu nativen menschlichen Gewebe.

Zu Hintergrund, Fragestellung und Bedeutung der Publikation:
Hirntumoren sind die zweithäufigste bösartige Erkrankung im Kindesalter, wobei embryonale Hirntumoren wie atypische teratoide und rhabdoide Tumoren (ATRT) und embryonale Tumoren mit mehrschichtigen Rosetten (ETMR) eine besonders schlechte Prognose haben. Obwohl fortschrittliche 3D-In-vitro-Modelle wie Organoide die Krebsforschung und Arzneimittelentwicklung revolutioniert haben, fehlten bislang vergleichbare Modelle für pädiatrische Hirntumoren.

Das Autorenteam entwickelte ein neuartiges automatisiertes hybrides Tumor-Gehirn-Organoidmodell für embryonale Hirntumoren wie ATRT und ETMR. Durch liquid-handling assistierte Co-Aggregation humaner iPS-Zellen und Tumorzellen entstanden innerhalb von vier Wochen homogene Tumor-Gehirn-Organoide. Das Modell bildete die intratumorale Heterogenität von Primärtumoren auf transkriptomischer und histologischer Ebene besser ab als reine Tumorsphären. Die Kombination aus neuronaler Mikroumgebung und Tumorzellen ermöglichte ein zelltypspezifisches Wirkstoffscreening und die Identifikation hochwirksamer, nicht neurotoxischer Substanzen. Für ETMR erwiesen sich Anthrazykline als neue, effektive und bislang nicht eingesetzte Wirkstoffklasse.

In dieser Arbeit etablierten wir erste Tumor-Gehirn-Organoide für kindliche Hirntumoren. Sie bilden die intratumorale Heterogenität ab und ermöglichen zelltypenspezifische Wirkstoffscreening, wodurch neue Perspektiven für Präzisionsmedizin und patientenspezifische Therapien mit potenziell geringeren neurokognitiven Nebenwirkungen entstehen.

Background and fundamental question of the publication:
Brain tumors are the second most common pediatric malignancy, and embryonal brain tumors such as atypical teratoid and rhabdoid tumors (ATRT) and embryonal tumors with multilayered rosettes (ETMR) have particularly poor prognoses. Although advanced 3D in vitro models like organoids have transformed cancer research and drug development, comparable models for pediatric brain tumors have so far been lacking.

We developed a novel automated hybrid tumor–brain organoid model for embryonal brain tumors such as ATRT and ETMR. Using liquid-handling-assisted co-aggregation of human iPSCs and tumor cells, homogeneous tumor–brain organoids formed within four weeks. This model better recapitulated intratumoral heterogeneity of primary tumors at transcriptomic and histological levels than tumor-only spheres. The presence of both neuronal microenvironment and tumor cells enabled cell type–specific drug screening, identifying highly effective non-neurotoxic compounds. In ETMR, anthracyclines emerged as a new, potent, and non-neurotoxic drug class not previously used for this tumor type.

In this publication, we established the first tumor-brain organoid models for pediatric brain tumors. They replicate intratumoral heterogeneity and can be used for basic research and drug screening. This paves the way for future approaches in precision medicine and patient-specific therapies and may reduce long-term neurocognitive effects.     

This article is scheduled to be presented at the Medical Faculty's Brownbag Lunch early next year.

Förderung:
Die Publikation wurde unter anderem durch das Förderinstrument Medizinerkolleg (MedK) der Medizinischen Fakultät Münster (Stipendiatinnen: Nicole C. Riedel und Paula Aust) finanziell gefördert. Details zu weiteren externen Förderern sind in der Publikation aufgeführt. 

Die bisherigen ausgezeichneten „Papers of the Month“ finden Sie HIER.