低分化肺腺癌组织的显微图像。
低分化肺腺癌组织的显微图像。(Mikael Häggström / Wikimedia Commons;CC0 1.0)

原发、转移和胸水标本的建模成功率不同

肺腺癌的原发和转移病灶可能在相同靶向药治疗中出现不同反应。美国纪念斯隆凯特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)等团队在 Cell Reports Medicine 建立患者来源类器官(patient-derived organoids,PDO),并结合动物中的转移模型,研究部位相关的药敏变化;另以自体免疫细胞共培养测试治疗预处理。

研究共纳入 49 份标本,包含 32 份原发肿瘤、12 份转移肿瘤及 5 份恶性胸腔积液。原发肿瘤有 10 份成功建模,建立率约为 31%;转移肿瘤和胸水的建立率分别为 92% 和 100%。模型总体保留配对标本的组织学和驱动基因特征。

部分患者类器官在小鼠中形成转移灶,团队再从这些病灶建立转移来源类器官。这一组脑、肝等部位模型来自人源肿瘤在小鼠中形成的转移灶。模型共享主要遗传背景,也出现部位相关的基因组和表达变化。

脑和肝转移模型对索托拉西布较不敏感

EGFR 突变的模型对奥希替尼呈现敏感性;具有 KRAS G12C 的 PDO12 和 PDO23 对索托拉西布也有反应,并伴随 ERK 磷酸化下降。在小鼠实验中,索托拉西布处理与转移发生减少相关,作者将体外药敏与体内结果配对观察。

同一 PDO23 来源的不同转移模型对索托拉西布反应并不一致。脑和肝转移模型的半数抑制浓度(half-maximal inhibitory concentration,IC50)高于原类器官,而软组织、胆囊和膈肌来源模型较低。研究没有发现能够直接解释这一分布的已知新增耐药基因改变。

脑和肝模型中 FGFR1 表达升高,降低 FGFR1 后,对索托拉西布的敏感性恢复。其他部位模型较敏感则与 Notch 信号较低相联系,后者来自表达和通路分析。

放疗预处理增强了自体免疫细胞的肿瘤杀伤

团队在 PDO36 和 PDO37 两个模型中加入同一患者的外周血单个核细胞,并使用纳武利尤单抗。两个肿瘤的 PD-L1 表达分别为 70% 和 50%。研究比较放疗、顺铂加长春瑞滨及溶剂预处理后,免疫细胞能否更有效地识别和杀伤肿瘤。

放疗预处理为每天 6 Gy、连续 3 天;化疗为顺铂 17 µM 和长春瑞滨 2.5 µM,持续 24 小时。之后加入自体外周血细胞和纳武利尤单抗,培养 14 天,再将反应性 CD8 T 细胞与未经预处理的类器官配对,观察 72 小时杀伤。

与化疗或溶剂预处理比较,放疗预处理组的 CD8 T 细胞更明显地表达活化标志 CD137、脱颗粒标志 CD107a,并增加干扰素 γ 表达和肿瘤杀伤。不同预处理组的肿瘤坏死因子 α 产量没有显著差异。

类器官连接药物实验与转移和免疫问题

药筛每孔使用 5,000 个类器官细胞,先培养 5 天,再加入索托拉西布或奥希替尼。索托拉西布作用 9 天,奥希替尼作用 4 天,随后用 CellTiter-Glo 测量活力。

研究还比较原发和转移模型中的 BTG2,结合患者脑转移资料及 H460 细胞实验,发现降低 BTG2 与脑转移增加相关。这一部分的转移结果来自动物模型,与类器官中的直接药物测试共同组成研究的不同实验层次。

本研究中原发肿瘤的类器官建立率较低,成功模型可能只代表可适应培养的部分肿瘤。单独类器官缺少完整微环境,转移动物模型也没有完整重现原位肿瘤逐步转移的过程;自体免疫比较仅有 2 个患者模型。作者据此提出扩大模型集合及临床比较的需要。

这组实验的用途是把同一肿瘤背景下的部位差异,以及预处理后的免疫反应,转化为可比较的体外测试。直接得到的数据包括靶向药浓度—反应、信号变化和自体细胞杀伤,临床治疗选择仍需进一步的病例验证。

来源与延伸阅读

  1. Modeling lung adenocarcinoma metastases using patient-derived organoids. Cell Reports Medicine (2024). ↗