
为良性皮肤神经纤维瘤建立药物测试模型
皮肤神经纤维瘤是 1 型神经纤维瘤病患者常见的良性病变,病灶中有施万细胞、成纤维细胞和肥大细胞等多种成分。加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)等团队在 Cell Reports Methods 报道患者来源类器官平台,希望在保留这种细胞组成的条件下比较候选药物。
团队招募了 12 名患者,收集超过 100 个切除病灶。直径较大的病灶单独处理,较小病灶可在同一患者内合并。消化取得的细胞被包埋在环形 Matrigel 中,形成连续生长的细胞网络。研究随后比较培养条件、细胞组成与药物反应。
这一模型针对的是皮肤神经纤维瘤。组织染色显示,培养体系保留了原病灶中所检测的细胞标志物;不同患者的模型生长速度和结构有所不同,研究因此把培养条件优化与药物筛选分开进行。
病灶细胞取出后可在多孔板边缘形成小型培养环,中心区域便于换液和给药。研究在 24 孔板中以较大培养环保留足够的表征材料,在 96 孔板中用小型培养环进行多条件测试,使组织表征与药物筛选能够使用同一套建模思路。
培养液影响细胞比例和模型生长
培养优化使用了 5 名患者的 6 份样本。团队以 Mammocult、含血清的 DMEM/F12 和 StemPro-34 SFM 为基础培养液,分别设置补充细胞因子或加入 forskolin 等条件,共比较 9 种培养方案。
不同培养液不仅影响整体生长,也改变各种细胞的相对比例。Mammocult 条件容易增加施万细胞比例,含血清的 DMEM 条件则使肥大细胞比例增加。团队用 S100、CD34 和 c-Kit 等标志物及流式分析观察这些变化,并结合原病灶与类器官的分子特征评价培养条件。
原病灶中,S100 阳性细胞比例为 19%–48%,CD34 阳性细胞为 18%–35%,c-Kit 阳性细胞为 3%–9%。类器官大体保留了这几类成分,但部分培养条件下 CD34 阳性比例下降;组织染色和转录分析仍检测到成纤维细胞样成分,作者认为标志物表达变化可能参与其中。
研究还比较了类器官与原病灶的基因表达。各培养条件的相关系数均超过 0.8,StemPro 条件的中位数为 0.91,但单独的转录组比较未显示培养液间的显著差异。结合流式细胞组成与 DNA 甲基化等指标后,StemPro 的整体表现支持将其用于后续筛选。
综合生长和模型特征后,研究选择以 StemPro 为基础的方案进行后续筛选。各患者样本所使用的补充培养成分不同。
在 4 名患者的 5 份样本中筛选 43 种药物
药物筛选采用 96 孔板中的小型环状培养,每孔接种 5,000 个细胞。新鲜细胞培养 3 天后给药,冻存恢复的细胞培养 4 天后给药。第一次给药 24 小时后换入含药培养液,再处理 24 小时,用 ATP 发光法测量整体活力。
团队在 4 名患者的 5 份样本中比较了 43 种药物。候选包括不同信号靶点的抑制剂,另设阳性对照。药物结果按溶剂对照归一化,反映多种细胞共同组成的模型在处理后的残余活力。
PI3K 抑制剂 copanlisib、HSP90 抑制剂 onalespib、IGF1R 抑制剂 linsitinib,以及 Na⁺/K⁺-ATP 酶抑制剂地高辛,在不同样本中均显示了活力抑制,平均残余活力不超过 50%。研究把这些跨样本较稳定的作用列为后续值得评价的结果。
患者差异与混合细胞成分影响药筛解释
不同样本使用的补充培养条件可能影响药物作用,作者因此重点分析在多个样本中共同出现的反应。ATP 检测覆盖整个混合细胞模型,具体是哪种细胞受到抑制,还需要结合细胞类型的单独测量。
作者指出,神经轴突等病灶成分可能未被模型完整保留,药物实验也尚未与患者接受这些候选治疗后的结局比较。研究将该平台定位为早期药物筛选工具,后续可结合更完整的组织组成和患者资料,进一步评价候选药物。