可扩增、保存的结直肠癌患者模型库
2015 年发表于 Cell 的研究希望缩小癌症基因信息与患者治疗研究之间的距离。团队从 20 名结直肠癌患者建立肿瘤类器官，并尽可能取得邻近正常组织，形成可扩增、保存和再次实验的活体材料库。研究同时分析模型的分子特征和药物反应。
这项工作由荷兰、英国和美国机构协作完成，主要参与者包括 Hubrecht Institute、Wellcome Trust Sanger Institute 与 Broad Institute。
肿瘤与邻近正常组织的配对培养
27 份肿瘤样本中有 22 份成功建立类器官培养；研究同时获得 19 个邻近正常组织培养物。2 名患者各有 2 个原发肿瘤，所以肿瘤培养物数量超过患者数。正常类器官与肿瘤类器官保留不同的形态和组织特征，为以后比较药物对肿瘤与正常上皮的影响提供配对材料。
正常上皮可能在部分共同培养条件下比肿瘤细胞生长更快，少数肿瘤模型随后生长减弱，未进入药筛。
比较原肿瘤与类器官的基因组和亚克隆组成
原肿瘤与配对类器官的比较显示，多数关键癌症相关改变得以保留。基因表达分析则发现，类器官覆盖了所用结直肠癌分型中的多个亚型，以过渡扩增细胞型最常见，但未包含肠吸收细胞型。
16 例材料可用于原组织与类器官的外显子组比较。编码区体细胞变异的一致比例中位数为 0.88，范围为 0.62–1.00。在另行分析克隆结构的 14 对材料中，13 对保留了原肿瘤中含常见结直肠癌驱动改变的细胞亚群。
研究还分析了肿瘤内部的不同细胞群。部分配对材料中的亚克隆组成相近，另一些类器官则更接近原肿瘤的某个主要细胞群。作者提出，这既可能与取样位置有关，也可能来自培养中的选择。
RNF43 突变类器官对 Porcupine 抑制剂敏感
1 株带有 RNF43 改变的肿瘤类器官对 Porcupine 抑制剂 IWP2 和 LGK974 表现出明显敏感性。Porcupine 参与 WNT 分泌，作者借此检验某些遗传背景中的肿瘤是否仍依赖外部 WNT 信号。
来自同一患者不同肿瘤的 P19a 和 P19b 均携带 BRAF V600E 变异，但整体药物反应不同。对 Porcupine 抑制剂敏感的 P19b 携带预计会影响蛋白功能的 RNF43 移码变异。
83 种化合物的药物响应与重复验证
筛选库包含 83 种化合物，涵盖多种作用机制。研究实际对 20 个候选肿瘤模型中的 19 个开展了药物筛选，这些模型来自 18 名患者，累计获得超过 5,000 组类器官—药物反应测量结果。团队记录浓度—反应关系，比较反应曲线面积、半数抑制浓度及曲线形状。
部分靶向相同通路的化合物呈现相似的敏感性模式。统计分析支持 TP53 功能缺失与 nutlin-3a 不敏感之间的关联；KRAS 变异与抗 EGFR 药物反应的部分关联则未达到所设多重检验标准。对 11 种化合物进行重复验证时，9 种的相关系数达到 0.5 或以上。作者认为，技术波动、生物差异和小样本中的离群值都可能影响重复性。
研究还记录了 1 个值得进一步分析的例外：P18 在 DNA 测序中未发现 TP53 改变，却对 nutlin-3a 不敏感。免疫组化显示其 p53 蛋白稳定积累，提示相关通路可能已经失活。这项观察说明，药物反应分析还需结合蛋白和功能状态。
也有部分模型对 AKT1/2 抑制剂、泛 ERBB 抑制剂或吉西他滨高度敏感，却没有立即找到明确的单一遗传标志物。作者因此强调，药物反应可能受到多个因素共同影响；将功能筛选与基因信息并列，能够保留只凭常见变异名单不容易发现的响应差异。
用于患者药敏比较还需缩短扩增时间
作者设想，在建立患者来源类器官后的数周内，对有限数量的已上市药物开展敏感性比较。正常上皮模型通常能在数周内扩增，而患者肿瘤模型的建立和扩增速度差异较大，因此缩短这一过程是后续工作的重点。
本研究的类器官主要由上皮细胞组成，未包含免疫细胞、血管和间质。作者提出扩大模型库，以增加罕见基因型的覆盖，并提高检测基因—药物关联的统计能力。