34 例形成结构,只有 3 例确认是肿瘤类器官

肺肿瘤标本含正常上皮细胞,两类细胞在培养中竞争,会影响模型建立与药敏解释。日本川崎医科大学(Kawasaki Medical School)等团队在 npj Precision Oncology 报告长期培养的肺癌类器官,先确认肿瘤来源和驱动改变,再测试相应药物。

41 例肺癌中,34 例可形成类器官样结构。但部分培养物没有保留原肿瘤的 EGFR 改变,组织标志也不一致,实际主要来自正常上皮。加入 Nutlin-3a 后,正常 p53 活性的上皮细胞受到抑制,具有相应 TP53 改变的肿瘤细胞得以继续培养。

最终确认 3 个肿瘤模型,建立率约为 7%,分别来自原发肿瘤、淋巴结转移和恶性胸水。3 个模型均可培养超过 36 次传代、13 个月。来源和遗传验证使这些长期模型能与供者肿瘤配对,但培养筛选也倾向于保留适合该条件的肿瘤。

BRAF 和 ROS1 模型对应不同靶向药物

原发肺腺癌模型 PDT-LUAD#5 具有 BRAF G469A 和 TP53 T155P。类器官与原肿瘤的突变一致,染色体异常及组织学比较进一步支持肿瘤身份。曲美替尼加厄洛替尼处理 72 小时,较单药更明显地抑制活力,同时减少 ERK 磷酸化。

作者依据针对 BRAF G469A 的既往细胞研究,选择同时使用曲美替尼和厄洛替尼。图中曲美替尼为 0.1 µM,厄洛替尼为 1 µM;细胞活力在给药 72 小时后测量,ERK 磷酸化则在给药 24 和 48 小时后检测。

淋巴结转移模型 PDT-LUAD#19 的外显子分析没有找到可用驱动突变,RNA 测序随后检出 TPM3-ROS1 融合。该模型对克唑替尼、恩曲替尼敏感,72 小时活力抑制在较低浓度就出现,BRAF 模型对这两种药物较不敏感。

胸水耐药模型用于探索新的抑制途径

PDT-LUAD#43 来自已接受多种 EGFR 抑制剂的患者胸水。模型保留 EGFR L858R,并有 TP53 R280G 和 RB1 E737*。患者原有 T790M 在奥希替尼治疗后不再检出,而 RB1 改变在治疗过程中出现并保留。研究分别记录不同阶段的遗传资料。

团队测试 BCL-2 抑制剂 ABT-263,即 navitoclax,以及生存素(survivin)抑制剂 YM-155。两种单药和共同处理都抑制类器官生长,作者将其作为可进一步研究的耐药候选药物。

虽然 TP53 与 RB1 双重改变常引出小细胞转化问题,该模型在小鼠形成的组织仍呈非小细胞肺癌特征。作者用组织证据确认模型状态,再讨论耐药相关作用。

不同培养要求与具体药物测试配对

BRAF 模型在去掉部分生长因子的培养液中仍能长期扩增,并适应本研究比较的多种配方。ROS1 模型则在所比较配方中仅由气道类器官培养液支持长期生长;去除部分生长因子或改用其他培养液时,长期扩增失败。

活力测试每孔使用 1,000 个细胞及 4 µL 基底膜提取物,接种 24 小时后加药,使用 CellTiter-Glo 2.0 测量。抗肿瘤药物比较在给药 72 小时后进行;Nutlin-3a 对正常和肿瘤模型的选择实验持续观察 11 天。

Nutlin-3a 的选择会排除一部分 TP53 野生型肿瘤,因此当前 7% 建立率及 3 个成功模型具有明确选择范围。作者提出将不同培养条件并行使用,扩大可培养的遗传背景。这项工作的价值是经身份核实的模型与具体药物反应,长期扩增成功尚不能代表全部肺癌。

BRAF G469A 肺癌类器官的身份检查、曲美替尼加厄洛替尼药敏及 ERK 信号变化。

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BRAF G469A 肺癌类器官的身份检查、曲美替尼加厄洛替尼药敏及 ERK 信号变化。(Yokota et al. / npj Precision Oncology, 2021, Figure 1;CC BY 4.0;PMC)

来源与延伸阅读

  1. Clinical application of a lung cancer organoid (tumoroid) culture system. npj Precision Oncology (2021). ↗