建立三类消化道肿瘤的模型集合

波兰科学院莫萨科夫斯基医学研究所(Mossakowski Medical Research Institute, Polish Academy of Sciences)等机构在 Molecular Oncology 报道一项患者肿瘤类器官研究。团队选择胰腺、结肠和胃肿瘤各 10 个模型,检查其组织特征、遗传改变与药物反应。

入选模型能够完成冻存复苏并继续培养。组织染色与相应肿瘤标志物用于检查模型特征;全外显子组分析覆盖类器官和成纤维细胞,原手术组织余量不足,未开展相同的原组织测序对照。

团队还建立肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAF)培养。因建立效率低于类器官,各癌种最终选择 1 条稳定 CAF 系用于对应癌种的共培养,检查 α-SMA、FAP 等特征。

药物效应随组合和共培养条件变化

单独类器官与 CAF 共培养分别测试相应常规化疗和实验组合。接种约 48 小时后加药,处理 72 小时,以 ATP 法检测相对存活;各条件设技术重复。

实验组合卡非佐米、VER-155008 与奈非那韦在三类模型中较为有效,部分比较优于对应常规组合。各癌种及各治疗方案的药物反应分别比较。

加入 CAF 后,部分化疗及实验组合的杀伤减弱,变化取决于癌种和方案。直接共培养时,两类细胞处于同一培养环境;Transwell 条件将细胞分开,用于检查可溶性信号的作用。

在所测条件中,间接共培养与直接共培养的影响接近。团队因此把细胞间可溶性信号作为继续研究的方向,同时保留不同方案下变化幅度的差别。

直接共培养中,CAF 常在底面形成细胞层,类器官在其上重新聚集;胃模型中还观察到 CAF 围绕类器官的形态。研究在单培养和共培养之间配对比较,避免只用不同患者的平均值描述 CAF 影响。

19 位患者:比较体外药敏与治疗结果

30 个模型的供体中,19 位有可用治疗结果资料。作者按治疗后影像,将发生进展的患者列为 PD,其余未达到进展标准的患者归为本次分析的 SD;后一组包括缩小、消失或无显著增大的情况。

单独培养时,类器官药敏未能显著区分 SD 和 PD。加入 CAF 后,胰腺和胃肿瘤的组间差别达到统计显著性,结肠模型没有相同结果;合并三类肿瘤后,共培养药敏也可显著区分两组。

各癌种患者数较少,图中还按具体治疗比较计数。研究因此分别保留患者人数与治疗比较数,后续需要扩大样本以检查各癌种的表现。

24 小时成像追踪类器官重新组装

第二条研究路径是 Organoid Convolution Assay(OCA)。团队把类器官分散后,记录细胞迁移、聚集和重新形成结构的前 24 小时,观察的是未加测试药物时的组装过程。

明场多层图像经 ImageJ 和 TrackMate 处理,得到细胞与重新组装结构的面积变化、运动、单细胞数量及邻近距离等参数,再以数学拟合汇总为两个综合估计量。

OCA 将 16 个患者样本按较低与较高 T 阶段分层,并在有治疗结果的 11 个样本中比较 SD 和 PD。两组分析的多变量方差检验 P 值分别约为 0.002 和 0.042,分类边界由这批样本的逻辑回归拟合得到。

面积参数记录组装前后对象的相对变化,邻近距离参数描述细胞趋于聚集还是分散,运动参数则结合速度与最初位置关系。这些指标共同构成估计量,单个运动速度没有单独替代整个分层模型。

类器官动态组装成像及其与肿瘤分期、患者治疗结果的比较。
类器官动态组装成像及其与肿瘤分期、患者治疗结果的比较。(Marcin Grochowski et al. / Molecular Oncology, 2026, Fig. 4;CC BY 4.0;NLM/PMC)窄屏可横向滑动查看完整图表。

CAF 对药敏与组装分层的影响不同

团队还在 6 个模型中比较有无 CAF 对 OCA 的影响。细胞先在间接共培养中接触 CAF 分泌信号约 1 周,再开展组装观察,避免直接共培养妨碍轨迹分析。

6 个模型的未加 CAF 条件,逻辑回归 P 值约为 0.016,多变量检验约为 0.243;加入 CAF 后分别约为 0.157 和 0.370。这组比较与前面 11 个有结局样本的整体 OCA 分层保持独立。

在这个 6 模型子组中,加入 CAF 没有改善治疗结果分层。未加 CAF 时,逻辑回归检验达到显著性,但多变量检验未达到显著性;两类统计结果分别报告。

药敏实验测量药物处理后的细胞存活,OCA 则观察未加药时的组织重新组装。当前分层模型在本次样本中拟合,作者计划改进图像分割和轨迹识别软件,以提高组装分析的准确性。

来源与延伸阅读

  1. Patient therapy outcome modeling in cancer organoids is improved by cancer‐associated fibroblasts and organoid assembly convolution. Molecular Oncology (2026). ↗