不同突变背景的小鼠肺癌类器官

2025 年 4 月 24 日,Journal of Experimental & Clinical Cancer Research 发表 Kras 驱动肺腺癌类器官研究。隆德大学(Lund University)团队从遗传背景明确的小鼠肿瘤建立体外模型,比较不同突变与药物作用的关系。

研究包含 Kras 与 Trp53 相关变化的 KP 模型,以及额外具有 Ctnnb1 变化的 KPC 模型,后者涉及 β-catenin 稳定化。团队还建立肝转移来源的 KPC-LM 及正常肺类器官,用于比较原发、转移和非肿瘤材料。

正常肺类器官作为选择性参照,与肿瘤类器官一同接受药物测试。

模型形态、培养依赖与组织学表征

KP 类器官较圆,KPC 类器官更不规则且平均直径较小,肝转移模型的形态与 KPC 接近。模型可持续传代。

不同背景对培养成分的依赖也有差别。研究比较正常与肿瘤材料的生长条件,支持最终肿瘤模型的身份判断,并通过遗传及组织学检查核对其与原肿瘤的关系。

部分模型还接受移植瘤表征,肿瘤来源材料保留成瘤能力,正常肺类器官没有同样表现。

肿瘤类器官与原组织均表达 TTF-1 和 CK7,未检出鳞癌相关 CK5。PD-L1 表达则有明显差别:KP 较高,KPC 较低,KPC-LM 接近阴性。

激酶相关药物与 DNA 甲基转移酶抑制剂单药筛选

研究先测试 26 种涉及酪氨酸激酶、MAPK 与 PI3K 通路的药物,对正常及 KP 模型进行比较。明场图像统一处理后提取类器官面积与密度,以两类特征识别不同程度的抑制,随后进一步确认候选药物。

amuvatinib、米哚妥林和司美替尼进入后续比较。三者在 KP、KPC 及 KPC-LM 中均有不同敏感性表现,KPC 在所测条件下通常比 KP 更敏感,KPC-LM 的敏感性介于 KPC 与 KP 之间。

米哚妥林的半数抑制浓度在 KP、KPC 和 KPC-LM 中分别约为 0.409、0.213 和 0.394 微摩尔。

另一组筛选比较 6 种 DNA 甲基转移酶抑制剂。地西他滨及 5-氟-2′-脱氧胞苷的抑制较强;zebularine 仅在 KPC 中产生明显生长抑制,肼屈嗪在 KP 和 KPC 中均未显示显著作用。

激酶相关筛选中,米哚妥林和司美替尼在 3 个肿瘤模型中的半数抑制浓度均处于亚微摩尔范围。DNA 甲基转移酶抑制剂中,地西他滨和 5-氟-2′-脱氧胞苷的抑制浓度也低于阿扎胞苷、RG108 及部分其他候选物,显示同一药物类别内部仍存在明显功能差别。

药物组合的协同作用、细胞周期与凋亡

团队用 Bliss 和最高单药效应(highest single agent,HSA)模型评价地西他滨组合。与米哚妥林联用时,3 个模型均呈协同;与司美替尼联用时,KP 在 Bliss 分析中仅为相加;与 amuvatinib 联用时,KP 为相加,KPC 与 KPC-LM 为协同。

米哚妥林组合在 KPC 中得到较高的最高协同得分,Bliss 和 HSA 分别为 37.6 和 46.9,KP 对应为 16.3 和 26.1,KPC-LM 为 20.4 和 23.8。作者提出 Ctnnb1 稳定化可能参与这种敏感性差别。

细胞周期分析显示,米哚妥林单独或与地西他滨组合均可诱导 G2/M 期阻滞。Annexin V/7-AAD 染色显示凋亡增加,裂解型 caspase-3 的免疫荧光结果也支持这一变化。

在 KPC 凋亡分析中,较低暴露的两药组合对应约 55% 凋亡,高暴露地西他滨单药约为 40%,米哚妥林单药较强条件超过 80%。作者仍将缺少成纤维细胞、免疫细胞和血管等微环境成分列为类器官研究的限制。

KRAS 驱动肺腺癌类器官接受米哚妥林、地西他滨及两药联用后的细胞周期与凋亡结果。
KRAS 驱动肺腺癌类器官接受米哚妥林、地西他滨及两药联用后的细胞周期与凋亡结果。(İsa Taş et al. / Journal of Experimental & Clinical Cancer Research : CR, 2025, Fig. 7;CC BY 4.0)窄屏可横向滑动查看完整图表。

来源与延伸阅读

  1. Taş İsa et al. Advanced organoid models for targeting Kras-driven lung adenocarcinoma in drug discovery and combination therapy. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research : CR. 2025-04-24. doi:10.1186/s13046-025-03385-9. ↗