先明确要观察肿瘤细胞还是肿瘤周围的脑组织

脑肿瘤药物研究不仅要看肿瘤细胞是否减少,还要考虑它们在正常神经组织中如何生长,以及药物对非肿瘤细胞的影响。英国 Queen Mary University of London 研究者发表于 Disease Models & Mechanisms 的综述,围绕区域特异的干细胞来源脑类器官,比较了几种回答这些问题的模型。

文章区分了从肿瘤组织直接建立的类器官,与先获得正常发育样脑组织、再加入肿瘤细胞的共培养。前者适合研究已形成肿瘤的特征;后者提供可观察的神经组织环境,可进一步比较侵袭、细胞相互作用和治疗后的双向影响。

保留原生组织结构的脑肿瘤切片是另一种参照。综述指出,切片能保留既有肿瘤环境,但受可用组织和培养时间限制,不能完整用于追踪肿瘤起始与长期演变。这也说明,模型保留了什么与适合回答什么,需要同时考虑。

脑区身份决定模型中有哪些细胞

皮层、小脑和脑干类器官并不是可以任意替换的背景。综述将皮层类器官与胶质母细胞瘤、小脑类器官与髓母细胞瘤、脑干类器官与弥漫性中线胶质瘤联系起来,讨论各自包含的发育细胞群如何帮助研究对应肿瘤。模型匹配首先要考虑组织身份和发育背景。

例如,小脑发育中的特定祖细胞状态与部分髓母细胞瘤亚群有关;皮层模型中的神经和胶质谱系,则为胶质母细胞瘤的状态变化提供研究环境。作者同时指出,同一分化方法换用不同干细胞系,获得的细胞比例和脑区特征也可能改变,需要用人类发育资料核对模型身份。

区域身份也不能仅根据培养方法的名称认定。作者指出,目前仍缺少在相同起始细胞和处理条件下,对多个脑区分化方法进行的充分并排比较。定向分化提高了目标细胞的可控性,但起始细胞系的遗传和表观遗传状态仍会影响最终组成。

脑区与肿瘤类型、共培养和发生模型,以及重复性、血管和屏障等转化问题的原海报。

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综述原海报比较脑区特异的类器官、脑肿瘤建模策略与转化研究中的问题。(Thomas Willott and Silvia Marino / Disease Models & Mechanisms, 2026, Poster;CC BY 4.0;PMC)

共培养更接近药物作用发生的组织环境

把患者来源肿瘤细胞加入预先形成的脑类器官,可跟踪肿瘤细胞的侵入、生长及其与神经细胞的接触。综述汇集的胶质母细胞瘤模型显示,共培养可以保留一些二维培养中难以维持的异质性和药物反应特征。对于药物测试,它还提供了同时观察肿瘤细胞和非肿瘤细胞的机会。

文章也讨论同一患者来源的非肿瘤组织与肿瘤细胞共培养,及加入患者匹配免疫细胞的扩展。它们针对的是供者差异和免疫参与的治疗反应,但组成仍因体系而异。综述中的这些例子不是一套已经统一验证的预测工具,免疫、血管和血脑屏障也尚未在所有模型中具备。

在作者列举的 3 型髓母细胞瘤研究中,单细胞分析提出肿瘤与神经细胞可能通过 TGFβ 相关信号相互作用,随后药理抑制实验观察到共培养中肿瘤生长受阻。这个例子体现了共培养的另一种用途:先在细胞相互作用中寻找问题,再用药物扰动检验。

研究肿瘤发生时,需要另一类模型

另一种做法是在发育中的脑类器官中研究特定遗传改变,追踪细胞如何偏离正常发育并形成肿瘤样特征。这类模型可用于分析发生起点、细胞谱系和基因作用;已经从患者肿瘤分离出来的细胞共培养,则不能重新展示肿瘤最初怎样发生。两种设计的研究问题不同。

基因工程模型也有自身的取舍:较少的预设遗传改变便于分析因果关系,却不一定涵盖患者肿瘤长期形成的遗传和表观遗传复杂性。因此,选型时需要把发生机制研究与候选药物比较分开,再决定是否需要患者来源材料。

提高通量之前,先控制细胞系与批次差异

作者将干细胞系、分化方法和培养条件的差异列为重复性问题。在部分比较中,细胞系带来的变化足以影响疾病效应的判断。仅挑选一条表现较好的细胞系,并不能解决更广泛的适用性问题;区域身份、细胞组成和批间一致性需要与药物结果一起记录。

扩大药筛规模还受人工共培养、转移和结果分析限制。自动培养、液体处理及高内涵成像是综述提出的改进方向;补充免疫细胞、血管或血脑屏障,则服务于更具体的疗效、安全性或递送问题。文章的核心建议是让脑区和模型组成对应研究问题,再谈规模化应用。

血脑屏障尤其关系到递送问题。研究药物进入脑组织,需要确认模型中的血管和屏障组成及其功能。综述将血脑屏障建模列为药物递送研究的重要扩展,并指出相关跨屏障机制仍有待进一步认识。

来源与延伸阅读

  1. Willott and Marino Organoids as brain tumour models: bridging the translational gap. Disease Models & Mechanisms. First published 2026-09-01. DOI: 10.1242/dmm.052893. ↗