儿童肾肿瘤类器官库：研究肿瘤异质性与药物响应

54 个儿童肾肿瘤模型及配对正常肾组织

儿童肾肿瘤包含多种疾病，细胞来源、病理组成和遗传改变并不相同。少量长期培养的细胞系难以代表这些差异。2020 年发表于 Nature Communications 的研究，将患者来源肿瘤和配对正常肾组织分别建立为类器官，形成可用于分子分析与药物测试的模型库。

这项工作由荷兰 Princess Máxima Center for Pediatric Oncology 与 Hubrecht Institute 等机构团队开展。研究建立了 54 个肿瘤类器官模型，覆盖肾母细胞瘤、肾脏恶性横纹肌样瘤、肾细胞癌及其他少见类型。其中 47 个同时建立了配对正常肾组织模型，可直接比较药物对肿瘤与正常肾组织的作用。

以能够生长并传代至少 5 次作为模型建立标准，肾母细胞瘤样本的成功比例为 40/53，肾脏恶性横纹肌样瘤为 7/7，肾细胞癌为 3/4。术前是否接受化疗及组织坏死情况会影响模型建立。

模型的组织组成与分子特征

病理比较显示，类器官总体上保留了来源肿瘤的形态特征。肾母细胞瘤尤其具有多种细胞成分：部分模型以较规则的上皮结构为主，另一些则呈现上皮、间质样及胚芽样细胞并存的状态。模型库由此保留了同一诊断类别内部的差异。

研究者对 4 个肾母细胞瘤模型开展单细胞转录组分析，发现不同患者来源的细胞存在差异，单个模型内部也包含不同细胞群。三维成像进一步显示，这些群体在空间上形成相互交织的结构。

在一个具有间质样细胞群的模型中，研究者在上皮与间质样群体中均检测到肿瘤相关 WT1 变异。这一结果支持间质样细胞属于肿瘤本身。

肾脏恶性横纹肌样瘤模型保留了 SMARCB1 蛋白缺失这一诊断特征，配对正常肾组织及其类器官则保持表达。部分初始培养物混有正常肾上皮结构，研究者通过标志物和细胞分选分离出肿瘤培养物。

模型保留肿瘤的遗传、表达与甲基化特征

团队对 28 个肿瘤类器官进行全基因组测序，并在其中 5 个模型中直接比较配对原肿瘤，包括 3 个肾母细胞瘤和 2 个肾脏恶性横纹肌样瘤。拷贝数变化、癌症相关基因改变和突变特征总体保持对应，早期与连续传代模型的遗传比较也显示稳定性。

转录组分析覆盖 29 个肿瘤模型，其中 18 个有配对原组织资料。不同肿瘤类型在表达层面能够区分，肾母细胞瘤内部则呈现与不同细胞组成有关的多个群组。DNA 甲基化比较同样显示，模型保留了与来源肿瘤类型相符的特征。

表达资料还提供了 DNA 分析之外的信息。多数肾母细胞瘤模型保留原肿瘤的高 IGF2 表达；肾细胞癌模型中检测到 SFPQ–TFE3 或 MALAT1–TFEB 融合转录本，帮助确认相应肿瘤的分子身份。

4 种化疗药物在肾母细胞瘤模型中的比较

药物实验先在 4 个肾母细胞瘤模型中比较长春新碱、放线菌素 D、多柔比星与依托泊苷，并使用细胞活力与剂量—反应曲线评价作用。4 个模型中，2 个来自未经化疗的肿瘤，2 个来自已接受化疗的肿瘤。

来自已接受化疗肿瘤的 2 个模型对长春新碱的敏感性较低，但对放线菌素 D 并未出现同样的分组差异。1 个来自未经化疗肿瘤的模型对依托泊苷尤其敏感，研究者却没有在全基因组资料中找到明确解释这一表现的标志。

候选药物在肿瘤与正常肾类器官中的敏感性比较

随后，研究者在 4 个肾母细胞瘤模型中筛查约 150 种候选化合物。多种 MEK 和组蛋白去乙酰化酶抑制剂出现在较有效的候选列表中，团队再选取代表药物开展比较，并同时加入正常肾组织类器官。

配对比较显示，正常肾类器官与肿瘤模型对罗米地辛的敏感性相近，对所测 MEK 抑制剂反而更敏感。帕比司他的结果则不同，肿瘤模型比正常模型更敏感。几种药物在肿瘤中都有作用，但相对正常组织的反应并不一致。

研究还比较了可稳定 P53 的候选药物 idasanutlin。具有 TP53 改变的间变性肾母细胞瘤模型，以及研究构建的 TP53 失活对照，对该药物的敏感性均较低。这个实验把已知分子功能、对照模型与药物响应放在一起，用于解释具体反应机制。

TP53 失活对照同时用于研究间变性表型。虽然模型失去了相应蛋白功能，但组织学检查未发现明显的间变性特征。作者据此提出，仅有 TP53 失活尚不足以重现这一表型，后续染色体不稳定等改变可能参与其形成。

模型库使用中的表征与组成限制

作者指出，培养中的克隆比例仍可能变化，药物研究宜优先使用早代模型，并结合遗传与病理表征检查材料。现有类器官也缺少血管和免疫细胞；加入这些组成的共培养被列为后续研究方向。