中文

科研服务

KYfw
当前页面:首页 >> 科研服务 >>  相关文献相关文献
类器官模型助力胃癌精准医学与基础研究
发布时间:2020-02-20 13:59:35 | 浏览次数:

类器官模型助力胃癌精准医学与基础研究

研究背景

胃癌的是患者数量全球第五多的恶性肿瘤,并且有全球第二的致死率。胃癌的分子基础研究和临床精准医疗都面临巨大挑战。可以准确反映肿瘤体内特点的体外模型对科研和临床都具有巨大的应用价值。来自德国德累斯顿理工大学的Stange及其同事,构建了体外的胃癌类器官模型(20例),并通过测序对类器官进行了分子水平的鉴定与基因及其表达分析。此外,作者还对类器官进行了化疗药和特异性靶点的靶向药进行了药物敏感性结果的筛选。该研究结果发表于胃肠道领域的顶级期刊Gut杂志(Stange et. al, Gut, 2019)

结果与讨论

1.人源胃癌类器官培养

本次实验采用临床诊断为胃癌的患者手术标本,基于正常胃类器官的培养条件,培养出总共20例胃癌组织的类器官。作者后续选取了4例高增值率的类器官(图1B)进行了后续实验。这4个类器官从形态学到分子水平而言各具特色,其中包括有胃体癌(corpus carcinoma)、胃窦癌(antrum carcinoma)等不同癌种来源的类器官。类器官所展示出的形态学特点也与正常类器官有所区别。所有类器官均进行了为期一年的培养以及冻存复苏的实验。作者发现冻存复苏并不会对为癌类器官的增值效率造成重大影响。为了验证类器官与肿瘤组织的一致性,作者对类器官、PDX肿瘤组织与病人的肿瘤组织进行了HE染色和免疫组化分析。

2.胃癌类器官对常规化疗药物的敏感性

胃癌患者对新辅助化疗的有效率具有多样性,为了证明胃癌类器官对新辅助化疗药物的效应是否能反应临床的特点,作者对胃癌类器官进行了常规新辅助化疗药物的处理,采用的药物有5-Fu、奥沙利铂、伊立替康和表柔比星。从形态学上,给药后有效的类器官呈现颜色变暗和崩解现象。除了基本的细胞活力检测之外,作者还对5-Fu处理的类器官用流式细胞仪进行了进一步检测。为了进一步分析类器官药敏的特点,作者同时对胃癌细胞系的2D培养进行了相同的药敏检测。结果发现类器官对同一药物的IC50普遍要高于细胞系,而且药物耐受性的特征也更加明显。因此,至少在体外的实验体系而言,类器官比细胞系更能反映药物的真实相应状况。

3.胃癌类器官的基因突变图谱

为了验证类器官和组织的分子水平一致性,以及分析类器官的肿瘤相关突变,作者对4个胃癌类器官进行了全基因组测序及RNA测序,分别分析原组织与类器官的突变图谱及基因表达谱,并于TGCA数据库进行了比对分析。结果发现4个类器官中,有两个为高突变频率,两个为低突变频率。4个类器官中均检测到一些常见的胃癌相关突变,可以用来判断靶向药物的有效性。

4.胃癌类器官的靶向药物敏感性检测

通过对基因突变谱和表达谱的分析,作者发现4个类器官各有不同的关键突变,可能对应不同的靶向药物。作者对四个类器官,采用针对用Her2受体的靶向抗体药物曲妥珠抗体进行处理,或者用曲妥珠抗体和5-Fu联合处理。其中连用方案在两个类器官中可以完全杀死细胞,而在相同的类器官中5-Fu只能部分降低细胞活力。除了干预效果外,作者还通过Western blot等对干预后的类器官的关键因子进行检测以分析曲妥珠单抗的作用机制。

5.鼠源类器官可以作为特异性突变的研究模型

除了病人来源的类器官外,动物模型的类器官由于可控性强,样品获取相对容易,也正日渐收到基础科研领域的重视。为了深入研究肿瘤细胞中的通路的相互作用及其对病理过程的影响,作者构建了CIN和GS胃癌亚型的动物模型。其中CIN模型具有增厚的上皮组织以及显著地Tp53突变和Rtk/Ras通路激活。而GS亚中的Cdb1突变使得该亚型的类器官形态上与正常组织的类器官有很大差别,且可以通过Cmnb1蛋白向在细胞核聚集看出Wnt通路异常。基于这些分子特征,鼠源干细胞可以作为稳定和准确的体外模型分析疾病进程中的分子机制。

总结

本文通过对人源和鼠源类器官的培养,构建了胃癌类器官模型,并通过基因测序、化疗药物和靶向药物的敏感性检测,分析了类器官作为研究胃癌病理机制的体外模型的可行性。药敏结果分析也提示了类器官可以作为临床精准医学的一项强有力的武器。总而言之,无论在科研领域还是临床领域,类器官都是可以填补传统2D细胞培养技术和临床实验之间的空白。


小编点评

本文是一篇典型的类器官疾病模型构建及验证的文章。虽然胃癌类器官的建立与临床观察之前有被报道和讨论(Vlachogiannis et.al.,Science, 2018),但本文仍是首篇系统性地报道胃癌类器官丛模型建立,药敏筛查到分子机制的深度分析。虽然与很多NCS级别的类器官研究文章相比,本文样本队列并不大(培养20例,药筛及测序4例),但是作者进行了较全面和深入的研究与分析,充分证明了类器官作为精准医学和研究模型的优势及潜力,很值得相关研究人员参考。


参考文献:

Seidlitz T., Merker S. R., et.al, (2019). Human gastric cancer modelling using organoids., Gut, 68, 207-217.

Vlachogiannis G., Hedayat S.,et.al , (2018). Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers., Science, 359, 920-926.




 上一篇:首开先河——肿瘤类器官精准预测放化疗联合疗效的临床应用
 下一篇:Nature子刊:类器官在肺癌精准治疗中的应用

广州市黄埔区开源大道11号企业加速器C3栋6楼

澳门特区殷皇子大马路43-53A澳门广场
联系电话:18022370821 / 020-31604743 / 4009908020

备案号:粤ICP备18045476号

友情链接: CSCO中国临床肿瘤学会 广东省精准医学应用学会成员企业 今日财经<<2019年创新科技行业年终盘
关闭