北京天坛医院住院楼建筑外观
北京天坛医院住院楼,2021 年(N509FZ / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

从原组织出发保留细胞间联系

2025 年 7 月,Bioactive Materials 发表 GlioME 胶质瘤类器官研究。团队希望在培养肿瘤细胞的同时,使模型保留更多患者原组织的免疫细胞及其他组成,用于研究药物作用。研究比较同一材料采用两种培养方法后的变化。

GlioME 从保留局部细胞联系的肿瘤组织片段建立,使用基质支持培养。配对比较为悬浮培养的肿瘤组织片段,两种方法均避免完全分散为单细胞;研究重点是比较培养后保留的组织及免疫组成。

研究从 34 名患者的材料中成功建立 30 例 GlioME,配对悬浮方法成功 26 例。样本包含不同胶质瘤类型、等级、IDH 状态及初次和复发肿瘤。培养 1–2 周后形成较稳定结构,部分 GlioME 沿基质伸展,呈现侵袭样生长形态。

与原肿瘤进行组织和分子特征比较

团队比较培养 2 周的类器官与原肿瘤染色,观察细胞形态、IDH 和胶质纤维酸性蛋白等指标。两种模型保留部分原肿瘤特征,但在某些 IDH 突变样本中表现不同。作者认为,这可能与不同培养条件下各类细胞的增殖速度不同有关。

分子层面使用整体转录组、全外显子测序和 DNA 甲基化分析。各项分析的样本数分别为:转录组来自 6 名患者,外显子来自 4 名,甲基化来自 5 名。模型与对应肿瘤在表达和遗传特征上具有相似性,研究同时记录了培养后仍存在的差别。

转录组聚类中,同一患者的原肿瘤与类器官更为接近。GlioME 保留多数原肿瘤的拷贝数变异,突变谱相似度约为 76.7%;甲基化分析中,同一患者及同一亚型的样本也具有较高相似性。

两种模型还保留了 CD31 阳性的内皮细胞,Ki-67 染色显示培养 2 周后仍有较多增殖细胞。团队也比较了不同胶质瘤类型的类器官在培养 1 周和 2 周时的尺寸变化。

内皮细胞的保留有结构限制。作者在讨论中指出,模型缺少体内血液循环,血管腔会塌陷,留下内皮细胞;后续仍需改善血管结构和功能的维持。

原有免疫细胞是两种方法的重要差别

转录组反卷积分析首先检查肿瘤相关巨噬细胞等组成,随后用免疫荧光和流式细胞术测量。培养 2 周后,GlioME 保留的巨噬细胞多于配对悬浮类器官。在 10 名患者的比较中,相关 CD45、CD68 阳性细胞数量约为悬浮方法的 2 倍。

团队也比较 T 细胞相关表达和 CD4、CD8 等细胞。GlioME 中的部分相关表达更接近原肿瘤,组织染色及流式结果支持原有 T 细胞的保留。这些 T 细胞来自肿瘤材料本身。

论文验证的稳定观察期为至少 2 周。作者认为,肿瘤组织活性、取材区域和运输时间会影响建模成功率,培养条件也可能改变不同细胞群体的比例;长期微环境变化仍是计划研究的内容。

不同药物采用不同的评价指标

针对巨噬细胞的测试使用 CSF1R 抑制剂 pexidartinib。处理后巨噬细胞染色和 CD206 阳性巨噬细胞比例下降,提供了保留原有免疫组成后可测量的药物效应。

替莫唑胺实验观察细胞存活、死亡和剂量响应,部分悬浮类器官在处理后大体形态仍保持,却已有活性变化。三维活性测量与 CCK-8 比色法在本次同一患者样本比较中的相关系数为 0.94。

随后 6 名患者的 GlioME 接受替莫唑胺和 MET 抑制剂 vebreltinib 的响应测试,模型之间出现差异。

1 例 MET 扩增患者的模型测试与随访

1 名复发性、IDH 突变 WHO 4 级星形细胞瘤患者的 GlioME 对 vebreltinib 比替莫唑胺更敏感。患者随后接受该药治疗;论文报告随访 MRI 中残余强化病灶消失、T2 FLAIR 病灶减小并伴症状缓解。荧光原位杂交检出 MET 扩增,为这一个案的响应提供分子线索。

作者计划进一步研究培养过程中肿瘤微环境的变化,考察 T 细胞、巨噬细胞参与肿瘤杀伤的作用,以及它们对不同治疗的反应。

来源与延伸阅读

  1. Zheng Chengjun et al. A novel organoid model retaining the glioma microenvironment for personalized drug screening and therapeutic evaluation. Bioactive Materials. 2025-07-14. doi:10.1016/j.bioactmat.2025.07.015. ↗