细胞培养瓶。
细胞培养瓶。(Jean-Etienne Minh-Duy Poirrier / Wikimedia Commons;CC BY-SA 2.0)

鳞癌与腺癌类器官采用不同培养液

中山大学(Sun Yat-sen University)团队在 iScience 报道了一个宫颈癌患者来源类器官库,用于比较放疗、顺铂增敏以及自体免疫细胞杀伤。研究将长期扩增的肿瘤模型与同一患者的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TIL)配对,重建可测量的肿瘤细胞—T 细胞相互作用。

建库最初纳入 93 名尚未治疗的患者,6 份培养物因污染被排除。其余 87 份样本中,67 份成功形成类器官,包括 48 个鳞癌和 19 个腺癌模型,成功率分别为 72.7% 和 90.5%。长期培养超过 3 个月或可传代 10 次的模型,分别为 23 个和 9 个。

培养条件随病理类型调整。鳞癌体系不加入 R-spondin 1 和 CHIR99021,并用 forskolin 等成分支持生长;腺癌体系则保留 Wnt 通路相关成分。研究通过去除或补加培养因子,比较类器官形成与扩增情况,再用病理染色和测序检查模型特征。

长期培养物主要保留恶性上皮细胞。10 个模型及其匹配肿瘤的 HPV 类型比较一致,部分模型还接受全外显子测序和拷贝数分析。免疫细胞、血管和结缔组织在这一长期培养体系中缺失,T 细胞因此需要另行扩增后加入。

顺铂的放疗增敏作用因模型而异

14 个模型接受不同剂量照射。团队用照射后 2 周的 ATP 活力形成剂量—反应曲线,观察到患者模型之间的放射敏感性差别。模型达到约 100 µm 后给药或照射,每组以未照射条件作为活力参照。

顺铂联合实验选择 Sqca-19 和 Sqca-44,先照射,再加入 5 µM 顺铂。研究同时计算两种处理理论上的加和作用,用实际联合曲线与其比较。Sqca-44 出现顺铂放疗增敏,Sqca-19 则没有同样表现。

治疗后 3 个月的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)显示,Sqca-44 对应患者达到完全缓解,Sqca-19 对应患者为部分缓解,两人的血清鳞状细胞癌抗原变化也不同。这项临床比较仅涉及 2 名患者;研究的主要患者接受手术,未在大队列中完成前瞻性预测验证。

7 对自体 T 细胞共培养显示不同杀伤反应

团队把肿瘤组织中的淋巴细胞放入含 IL-2 的培养液扩增,再与同一患者的类器官配对。共培养按效应细胞与靶细胞数量比 10:1 设置,持续 72 小时;抗 CD28 包被用于支持 T 细胞刺激。

类器官以荧光标记区分,并加入 caspase-3/7 探针检测凋亡。研究还用抗体阻断肿瘤细胞的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)I 类和 II 类分子,作为同一配对体系的对照,再比较流式凋亡定量、IFN-γ 分泌及 T 细胞活化指标。

7 对培养中,Sqca-45、Sqca-56、Sqca-62 和 Adca-21 的 caspase-3/7 阳性反应较强;另 3 对没有显著增加。杀伤较强组的 IFN-γ 分泌也较高,部分配对出现 CD137 活化标志增加;杀伤较弱组的细胞毒性 T 细胞比例较低。

这组实验提供了在患者特异背景下比较免疫细胞杀伤的体系。研究没有对应这些患者实际接受细胞免疫治疗后的疗效,模型也没有包含外周淋巴系统及其他微环境成分。作者认为,它更适合用于体外生成和筛选肿瘤特异性细胞毒性 T 细胞。

移植瘤作为放射敏感性的补充比较

4 个类器官模型另用于免疫缺陷鼠移植实验,以检查成瘤能力和组织特征。Sqca-42 与 Sqca-19 的移植瘤接受分次照射后,前者生长受到明显抑制,后者没有同样变化,与体外放射敏感性差异相符。

因此,这项研究的不同验证环节各有对象:病理和测序检查模型身份,少量移植瘤比较放射反应,2 名患者提供放化疗临床对应,7 对自体 T 细胞共培养则研究体外免疫杀伤。更大患者队列的治疗反应验证仍是作者提出的后续工作。

来源与延伸阅读

  1. Patient-derived organoids as personalized avatars and a potential immunotherapy model in cervical cancer. iScience (2023). ↗