65 个肝癌类器官的分子与药物研究
2023 年发表于 Science Translational Medicine 的研究建立肝癌类器官库，并对同一批模型开展多组学与药物响应分析。研究主要由复旦大学（Fudan University）和中国科学院（Chinese Academy of Sciences）上海相关研究团队推进，另有美国、荷兰机构参与。其核心问题是：肿瘤的不同分子状态能否帮助解释类器官中的药物反应。
材料库包含 57 名患者来源的 65 个模型，其中 44 个为肝细胞癌、12 个为肝内胆管癌、4 个为混合型肝细胞癌—胆管癌、5 个为肝母细胞瘤。部分患者在不同肿瘤区域取得多个模型，使研究不仅比较患者之间的差异，也能观察同一患者肿瘤内部的不同状态。
多组学识别的增殖、代谢与胆管癌相关亚型
团队将基因变异、拷贝数、DNA 甲基化、RNA 和蛋白信息进行整合。类器官总体保留原肿瘤的部分形态与分子特征，但培养物与肿瘤组织并不完全相同，例如免疫相关信号减少，与模型缺少完整微环境相一致。
综合分析得到增殖、脂质代谢、药物代谢及胆管癌相关亚型。研究用这些特征对另一资料集中的 159 名肝细胞癌患者分组，增殖型生存最差，脂质代谢型最好，药物代谢型居中。与常用肝癌细胞系资源比较，类器官呈现更丰富的代谢状态。
各亚型有具体分子依据：增殖型更突出细胞周期及 MAPK 通路，脂质代谢型呈现相应代谢相关特征，药物代谢型则具有较强的外源物处理和谷胱甘肽代谢信号。
G6PD 依赖与氧化还原功能检验
研究进一步考察药物代谢相关亚型中的葡萄糖代谢与氧化还原特征，关注葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD）及磷酸戊糖途径。该途径与细胞获得还原能力和维持氧化还原状态有关。
在药物代谢亚型的两个类器官中，降低 G6PD 表达抑制了细胞增殖，并使长期培养后的类器官尺寸减小。该亚型对 G6PD 抑制剂 G6PDi-1 的敏感性也高于脂质代谢亚型。
靶向代谢分析显示，药物代谢亚型的 NADPH 和还原型谷胱甘肽水平较高，脂质代谢亚型的葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸水平较高。降低 G6PD 表达后，NADPH 和还原型谷胱甘肽减少。作者还根据 MYC 扩增、NRF2 及 G6PD 表达的关联，提出 MYC–NRF2–G6PD 可能参与这一代谢状态的调控。
76 种药物揭示不同亚型的响应模式
药物筛选覆盖 76 种药物，团队比较半数抑制浓度、最大效应和响应曲线面积。相同药物在不同类器官中的作用并不一致；同属 PARP 抑制剂的奥拉帕利与他拉唑帕利也呈现不同模式：几乎所有模型对前者不敏感，部分肝母细胞瘤和肝内胆管癌类器官对后者敏感。
这些差异与分型有关。增殖型对化疗及部分 PI3K–AKT–mTOR 通路抑制剂较敏感；两类代谢型对多激酶抑制剂更敏感，其中脂质代谢型偏向瑞戈非尼，药物代谢型偏向仑伐替尼。药物代谢型还对部分 FGFR 抑制剂更敏感，与该亚型中相关通路的分子特征一致。
胆管癌相关亚型总体对酪氨酸激酶抑制剂较不敏感，内部也存在响应差异。研究按其多组学特征对独立胆管癌患者资料分组，得到生存不同的 2 组；耐药类器官的分子特征更接近预后较差的患者亚型。
研究使用弹性网络回归整合多组学信息，预测类器官的药物反应曲线下面积。在测试集中，瑞戈非尼、索拉非尼和仑伐替尼的预测值与实测值相关系数分别约为 0.78、0.69 和 0.68。
预测模型同时使用多层分子信息。索拉非尼反应预测还在公开的肝癌细胞系资料中进行比较，预测与观测值相关；仑伐替尼则因模型缺少内皮细胞、难以呈现其抗血管生成作用，反应预测更具挑战。
仑伐替尼与替西罗莫司组合的模型测试
基于多组学数据，团队预测仑伐替尼与 mTOR 抑制剂替西罗莫司可能互补，并在 4 个选定的类器官中验证。组合处理对细胞增殖的抑制强于单药，还增强了 MEK/ERK 信号抑制，并逆转了仑伐替尼单药引起的 AKT 磷酸化升高。
在类器官来源移植瘤小鼠及 1 例仑伐替尼耐药患者来源的移植瘤模型中，组合也表现出比单药更强的肿瘤生长抑制。研究另在体外验证了仑伐替尼与 ganetespib 的协同作用。
分子特征与药物响应的查询资源
作者同时提供可查询的资料门户，便于研究者查看不同模型的分子特征和药物作用。
类器官培养可能选择特定肿瘤亚克隆，模型也缺少微环境中的免疫和间质细胞。对增殖较慢的类器官，现有处理时长可能低估细胞周期靶向药物的作用。作者提出，分型、药物响应特征及组合方案仍需在临床中进一步验证。