从携带者细胞建立输卵管上皮模型
2021 年发表于 Cell Reports 的研究,尝试在人源体外模型中追踪 BRCA1 相关癌变的早期过程。美国西达赛奈医学中心(Cedars-Sinai Medical Center)团队使用 3 位携带 BRCA1 致病变异的卵巢癌患者细胞,以及 3 位不携带相关变异的对照,建立诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)并生成输卵管上皮类器官。
团队通过较长期培养观察患者遗传背景如何影响上皮结构从早期异常走向更明显的病变,并以模型衍生细胞比较药物反应。
两组均能形成带有腔面的输卵管上皮结构,并出现分泌细胞和纤毛细胞相关标志。不过,不同细胞系的分化效率存在差异,研究同时采用组织身份与后续表型检测,描述各模型的状态。
4 个月与 1 年培养显示不同程度的组织异常
培养至 4 个月时,BRCA1 变异组出现两类主要结构变化:一类为微乳头样突起,另一类为上皮细胞层增多及细胞核排列紊乱。组织厚度、表面起伏、细胞核大小和细胞表面形态的定量,也显示变异组与对照不同。
这些类器官还出现较高的 TP53、增殖相关蛋白及 MUC16 等信号,部分标志失去正常的空间分布。作者将这些形态和分子特征与输卵管浆液性上皮内癌(serous tubal intraepithelial carcinoma,STIC)的相关特征比较,认为模型呈现早期肿瘤性改变。
培养延长至 1 年后,变异组的上皮结构更加紊乱,腔内出现多层细胞,部分癌症相关表达也进一步变化。BRCA1 表达下降,但对外显子 11 的转录分析和 RNA 测序未检测到相应的外显子使用变化,研究未确认这一表达下降由所检验的基因缺失造成。
不同患者来源模型的异常程度并不完全相同。最明显的模型来自临床病情较重的患者,但病例数很少,作者仍将这一关系视为需要更多样本核验的发现。

窄屏可横向滑动查看完整图表。
PARP 抑制剂检测使用了类器官衍生细胞
论文进一步比较聚(ADP-核糖)聚合酶(poly(ADP-ribose) polymerase,PARP)抑制剂,包括芦卡帕利、尼拉帕利和奥拉帕利。药物实验分别使用移植病灶衍生细胞和直接解离的类器官细胞。
一组取自类器官移植后形成病灶的 79i-BRCA 衍生细胞,并在单层培养中比较。芦卡帕利和尼拉帕利处理后,DNA 损伤、细胞死亡相关信号及细胞毒性增加;奥拉帕利在该项比较中未表现相同的细胞毒性,却降低了随时间测量的增殖。
另一组直接从 8 个月的类器官中解离获得细胞,比较不同患者来源的反应。芦卡帕利使所测 BRCA1 变异细胞出现明显死亡;尼拉帕利和奥拉帕利的作用则随细胞系不同,在 08i-BRCA、70i-BRCA 与 79i-BRCA 中表现出不同程度的活力下降或无明显变化。
79i-BRCA 提供了一个材料来源差异的例子:移植病灶衍生细胞中,尼拉帕利增加细胞毒性;直接从 8 个月类器官获得的同系细胞,活力检测则未见明显变化。论文采用乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放评价细胞损伤,采用 PrestoBlue 测量细胞活力,两者反映的终点不同。
模型保留了时间变化,但尚未覆盖完整疾病过程
研究还用移植观察支持变异组的肿瘤性特征,而对照与变异组的表现不同。体内观察为模型提供补充证据,与体外类器官培养和衍生细胞药物实验分别回答不同问题。
作者强调,模型尚未完整再现患者肿瘤的所有组织学特征,也缺少体内激素环境与多种细胞组成;对晚期疾病的适用性仍需进一步检验。