University Medical Center Utrecht 建筑入口与前方道路
University Medical Center Utrecht,2025 年(Sneeuwvlakte / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

成体组织来源类器官的扩增与功能保留

2017 年发表于 Development 的综述讨论成体干细胞来源类器官怎样用于疾病和药物研究。与从多能干细胞出发的路线不同,这类模型从患者或供者组织中的成体干细胞获得材料,利用其自我更新和分化能力建立三维组织。文章关注的重点,是在扩增过程中保留器官身份和部分组织结构,使患者材料能够持续用于功能比较。

这一路线可以使用活检或手术组织,分别建立健康和疾病模型。对于药物研发,材料能够扩增意味着同一背景可以参与多次检测,并与基因组及转录信息对应。培养出的结构保留取材组织的某些细胞和功能。综述引用的长期传代和基因组比较显示,一些成体组织类器官可保持较稳定的遗传特征。

囊性纤维化与遗传性肝病的功能检测

文章以囊性纤维化(cystic fibrosis,CF)解释如何把患者遗传背景与药物反应联系起来。相关基因编码的囊性纤维化跨膜电导调节因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)参与上皮离子与液体转运。由患者组织建立的肠类器官,可以通过膨胀反应观察这一功能。

综述介绍了用肠类器官比较不同 CFTR 变异背景下药物反应的研究,也介绍了以这类模型检测血液中药物功能活性的工作。作者认为,这些检测有望支持患者个体化治疗方案的研究。

在 α1-抗胰蛋白酶缺乏症患者的肝类器官中,肝细胞分化后出现异常蛋白聚集和细胞凋亡增加;Alagille 综合征患者的类器官则未能在分化后上调胆管标志物。

正常细胞竞争与肿瘤培养选择

正常组织有时比肿瘤组织更容易扩增,可能逐渐占据培养物。若不确认组织与遗传特征,后续药物反应便难以对应患者肿瘤。

文章讨论利用正常与肿瘤细胞对生长信号的不同依赖进行选择。相同癌种的材料仍可能需要不同条件。保持模型代表性,需要共同核对样本组成、培养选择及扩增后的特征。

肿瘤模型库的遗传分层与药敏测试时程

综述介绍了由患者肿瘤建立活体类器官库的研究。在结直肠癌案例中,不同模型保留组织学和遗传特征,再通过药物测试观察敏感性差异。模型库让多个患者背景接受可比较的检测,以分析某种变异是否与某类药物反应有关。

其中一个模型库来自 20 位结直肠癌患者。只有 1 个模型对 WNT 分泌抑制剂 LGK974 敏感:它没有常见的 APC 突变,而携带 RNF43 突变。研究还重现了 P53 功能缺失与 nutlin-3 抵抗的关系。另一项包含 55 个结直肠肿瘤的研究则显示,不同组织学亚型对培养环境的要求也有差别。

这也为按患者开展体外测试提供了思路。文章讨论单药和组合药物比较,但把检测时间窗作为重要前提:模型必须能够及时建立并扩增,结果才可能进入实际诊疗决策。

免疫与微环境组成的药物研究用途

单纯的上皮类器官缺少基质、免疫细胞和血管组成,药物作用若依赖这些环节,仅有肿瘤细胞的系统便可能遗漏有关过程。综述提出将免疫细胞与肿瘤类器官共同研究,以观察细胞毒性和患者相关反应。相关设计在文章中是探索方向。

Matrigel 变量与人工基质的发展方向

文章最后讨论基质带来的变量。常用 Matrigel 来源于小鼠肿瘤细胞,其组成并不完全明确,会影响药物测试与再生用途的解释。作者提出支持类器官生长的人工基质作为改进方向,目的在于减少不确定成分,并使不同材料之间的比较更清楚。

来源与延伸阅读

  1. Drost J, Clevers H. Translational applications of adult stem cell-derived organoids. Development. 2017;144(6):968–975. doi:10.1242/dev.140566. ↗

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