先在 EGF 依赖模型中比较类器官形成
塞梅尔维斯大学(Semmelweis University)和 Uzsoki Hospital 团队使用依赖外源表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)的患者来源结直肠癌类器官,比较生长因子、细胞因子和基质细胞的作用。单细胞接种后形成的类器官数量,作为主要检测指标。
在缺少 EGF 的培养液中,肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)和 IL-22 均增加类器官形成。IL-22 在较低浓度即可出现作用,表现类似 EGF;补入 EGF 后,IL-22 不再进一步增加模型数量。
研究还将 IL-22 加入已形成的模型,未见直径、增殖细胞比例或死亡细胞比例的显著改变。IL-22 对单细胞重新形成结构的作用,与它对既有模型的作用不同。
曲美替尼用于检验 MAPK 依赖性
类器官、部分结直肠癌细胞系及成纤维细胞均表达 IL-22 受体相关成分。缺少 EGF 时,IL-22 增加磷酸化 ERK 阳性细胞比例,但未显著增加磷酸化 S6 阳性比例。
团队加入 1 μM 曲美替尼抑制 MEK 后,即使存在 IL-22,类器官形成也被明显抑制。第 5 天的模型数量、ERK 检测和部分基因表达变化共同支持 IL-22 的形成效应涉及 MAPK 通路。
相同 IL-22 处理没有增加 HCT116 或 SW1222 细胞系的球状体形成;这 2 种细胞能在缺少 EGF 时继续生长。作者据此把结果与具体模型的生长因子依赖联系起来,未研究本体系中的 JAK–STAT 通路。
免疫细胞来源和肿瘤杀伤分别测量
组织与外周血比较中,团队在 4 份肿瘤样本中主要检测到 1 型和 3 型先天淋巴样细胞(innate lymphoid cells,ILC),另有 6 份健康供者外周血用于比较。3 型 ILC 与类器官共培养时,IL-22 表达及上清蛋白增加;相同共培养未出现同样的 IL-17A 表达。
IFN-γ 在含 EGF 的培养液中减少类器官形成。在已形成的模型中,IFN-γ 引起部分细胞死亡,但许多结构仍保留存活细胞;有、无 EGF 条件下均能观察到这类存活变化。检测的多种上皮及细胞状态标志总体未明显改变。
在自然杀伤细胞(natural killer cells,NK)共培养中,团队用 EpCAM 阳性细胞限定肿瘤细胞,再测量死亡比例。NK 细胞产生部分杀伤,IL-22 预处理没有显著提高肿瘤细胞存活;检测的多种免疫调节表面分子也未出现主要变化。
加入成纤维细胞后,IL-22 的额外效应消失
三维共培养把肿瘤细胞与正常结肠成纤维细胞或癌相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAF)一起包埋在 Geltrex 中,肿瘤细胞与成纤维细胞比例为 1∶2。研究使用 4 组 PDO—CAF 配对,每组类器官与 CAF 均来自不同患者。
成纤维细胞本身已明显提高类器官形成,效果接近补入 EGF 的单培养。在此背景下,IL-22 不再进一步增加模型数量,正常成纤维细胞和 CAF 比较均出现这一现象。IFN-γ 的抑制作用则仍能观察到。
IL-22 也没有明显改变成纤维细胞中 CD142 高表达群体或炎症相关群体的比例,对所测的 TGF-β1、IL-1β、IL-11 和 HGF 表达影响较小。作者据此认为,基质细胞提供的生长信号可改变 IL-22 在模型中的额外作用。

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有限模型系中,形成数量与肿瘤死亡呈现不同结果
该研究把形成数量、既有结构大小、肿瘤细胞死亡、受体及信号检测分别测量。图中每个点的统计单位随试验而变,包括类器官系、组织样本或 1 次测量;部分实验对同一类器官系重复 2–3 次。
曲美替尼在本文中用于检验通路依赖性,研究没有对患者开展该药物的治疗预测。作者使用的类器官系数量有限;有关 IL-22、IFN-γ 和基质细胞的结论对应这些培养条件,仍需更多模型和微环境组成比较。