结直肠癌与正常黏膜类器官模型库
2022 年发表于 Nature Cancer 的 Functional patient-derived organoid screenings identify MCLA-158 as a therapeutic EGFR × LGR5 bispecific antibody with efficacy in epithelial tumors，将患者来源类器官用于双特异性抗体的功能筛选。
研究以结直肠癌类器官筛选候选抗体，并比较其对肿瘤和正常黏膜模型生长的影响。模型库包含多种基因背景和组织形态，可用于比较不同患者来源模型的药物响应。
研究团队从 68 位患者的 99 份肿瘤样本中建立并保存 72 个模型，包括 61 个原发癌与 11 个肝转移模型，成功率为 72.7%。另有 31 位患者建立了肿瘤邻近健康黏膜模型，为正常与肿瘤比较提供材料。
生长因子依赖与高内涵形态评分
模型库覆盖 WNT、RTK/RAS、TP53 和 TGF-β 等主要结直肠癌相关通路的不同改变。研究关注受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）相关信号对类器官生长的影响，比较模型对不同信号的依赖。
结果显示，部分具有 KRAS 激活突变的模型仍明显依赖表皮生长因子相关信号。
同一类器官的面积、腔隙及组织形态，也会随信号作用改变。作者因此采用高内涵图像分析，将多个形态特征组成综合评分。
多模型筛选发现 EGFR × LGR5 抗体
候选抗体库包含 500 多种针对 WNT 相关靶点与 RTK 靶点的双特异性抗体。初筛采用 3 个功能背景不同的肿瘤模型，观察候选抗体引起的形态与生长变化，再选择 28 种响应较明显的抗体进入扩展比较。
扩展筛选使用 22 个肿瘤类器官和 1 个正常黏膜类器官，发现部分 EGFR 与 LGR5 双靶向抗体的作用强于单独的 EGFR 靶向部分。
HER3 靶向抗体也能抑制部分模型生长，但与 LGR5 靶向部分组合后，未出现 EGFR × LGR5 所见的增强作用。筛选还未找到能够明显抑制 WNT 依赖模型生长的候选抗体。
研究选出的 MCLA-158 同时作用于 EGFR 和 LGR5。后续在 21 个类器官的比较中，它使 11 个模型的生长速度降低超过 50%，其中包含部分 KRAS 突变模型。
正常配对模型帮助比较组织选择性
研究将 MCLA-158 与西妥昔单抗比较。在部分 KRAS 野生型及突变模型中，MCLA-158 的半数抑制浓度为西妥昔单抗的 1/8 至 1/125。响应较强的模型通常有较高比例的 LGR5 阳性细胞。
正常黏膜模型也可能对 EGFR 抑制产生反应。研究的 5 个正常模型中，有 2 个呈现较明显的生长抑制，而 MCLA-158 对这 2 个模型的作用弱于西妥昔单抗。
在同一患者来源的肿瘤与健康黏膜配对中，MCLA-158 可在明显抑制肿瘤生长的比较条件下，较少影响正常模型生长。正常模型表面 LGR5 表达及阳性细胞比例较低，为这种选择性提供了相关生物学解释。
MCLA-158 诱导 LGR5 依赖的 EGFR 内化与降解
MCLA-158 的增强作用主要与 EGFR 内化和降解有关。研究未发现 WNT 信号受到阻断；在表达 LGR5 的模型中，EGFR 从细胞表面进入细胞内，随后蛋白总量下降。西妥昔单抗未引起相同变化。
降低 LGR5 表达可阻止 MCLA-158 诱导的 EGFR 降解。正常黏膜类器官和缺少 LGR5 阳性细胞的肿瘤类器官中，研究者未观察到相同的 EGFR 内化现象。
在 P18T 类器官中，MCLA-158 更明显地减少高增殖细胞，使细胞周期停留在 G1 期，并降低新类器官的形成能力。停止处理后，其生长恢复也慢于西妥昔单抗组。把 EGFR 与 LGR5 结合部分连在同一抗体上，是产生这种增强作用的重要条件。
两种抗体均下调 MYC 表达，MCLA-158 的抑制作用更强，在 KRAS 突变模型 C55T 中尤其明显。基因集分析还显示，较低浓度的 MCLA-158 可更强地抑制 MYC 靶基因、mTOR 生物合成通路及细胞增殖相关程序。
从类器官筛选到其他临床前模型
在类器官来源的移植瘤中，MCLA-158 对 P18T 及携带 KRAS G12D 突变的 C31M 模型均显示较强的生长抑制作用。研究者随后选择 24 个同时具有较高 EGFR 和 LGR5 mRNA 表达的患者来源移植瘤模型扩展测试：5 个结直肠癌模型中有 3 个、6 个食管鳞癌模型中有 4 个、8 个胃腺癌模型中有 6 个、5 个头颈鳞癌模型中有 2 个出现显著抗肿瘤作用。
另有 3 个具有 KRAS 激活突变的结直肠癌原位移植模型用于观察转移。MCLA-158 减小原发肿瘤，并明显减少局部和远处转移；其中 M001 模型仍有 2 只小鼠出现腹膜转移。这些转移灶的 LGR5 mRNA 水平与对照组转移灶没有明显差别，提示部分肿瘤细胞仍可逃避抑制。
论文的发现路径，是先在保留患者差异的肿瘤材料中观察功能，再加入正常配对组织识别选择性，随后通过受体过程、组学及其他临床前模型解释候选药物作用。类器官在这里不仅是既有药物的测试材料，也参与新候选药物的识别。