
2 个患者来源模型与同一批 NK 细胞用于比较
纽约干细胞基金会研究所(The New York Stem Cell Foundation Research Institute)等机构的团队建立了 2 个患者来源类器官(PDO)模型。PDO-1 来自卵巢高级别浆液性癌的网膜取材,PDO-2 来自左卵巢黏液性癌。两个模型代表不同患者和不同肿瘤类型。研究中的大量成像对象,是这 2 个模型内的独立类器官。
团队用诱导多能干细胞(iPSC)生成 NK 细胞,简称 iNK。细胞分化后超过 90% 表达 CD45 和 CD56,并能杀伤 K562 白血病细胞。研究将经过表型和功能评价的同一大批 iNK 冻存,用于后续比较;复苏后的杀伤表现与新鲜分化细胞相近。
共培养前,研究先比较双方在不同培养液中的状态。单独使用类器官培养液会减少 CD45⁺CD56⁺ 细胞比例,单独使用 iNK 培养液则降低 PDO-1 的 ATP 检测信号。两种培养液按 1:1 混合后,iNK 的表型和存活、两个 PDO 的活性在所测时间内较稳定,因此成为成像试验的共同条件。
成像按单个类器官的凋亡面积计量
主要共培养试验每孔使用约 30000 个 iNK 和 1500 个完整类器官,20:1 的比例按 iNK 细胞数与完整类器官数计算。每个类器官包含多个细胞。未加入 iNK 的类器官单独培养组作为对照。
团队分别标记类器官和 iNK,并用 caspase-3/7 活化信号检测凋亡。高内涵共聚焦系统每 15 分钟采集一次图像,主要定量试验最长约 11 小时,每个条件可追踪超过 500 个类器官。图像分析将多层图像合并为投影,计算每个类器官中凋亡阳性面积占总面积的比例。
加入 iNK 后,类器官凋亡信号随时间增加,但同一个 PDO 培养中的个体反应也有明显差异。两个 PDO 的反应速度和凋亡面积分布不同。单独培养对照的凋亡信号较低,说明在这一实验时间内,标记和共同培养条件没有明显增加背景凋亡。
少量类器官在细胞接触后维持低凋亡信号
研究采用贝叶斯混合模型,从凋亡面积分布中区分高反应和低反应类器官,再拟合它们随时间的变化。合并两个 PDO 数据后,模型估计持续低凋亡亚群约占 6.2%,95% 可信区间为 4.9%–7.5%;两个 PDO 间的估计比例差为 1.4%。这些比例来自本次成像数据和模型拟合。
到约 5 小时,两个共培养模型中超过 75% 的类器官已出现凋亡事件,而单独培养对照中超过 90% 在整个试验期间未出现明显凋亡。研究还捕捉到 iNK 接触类器官、但类器官凋亡信号仍很低的影像,为进一步研究低反应对象提供了观察线索。
低凋亡对象更常见于较小的类器官,但两种 PDO 中类器官大小与凋亡面积的关系不同。研究据此认为,大小与反应有关,却不足以单独解释反应差异。个体成像保留了这类信息,整体 ATP 检测等群体平均信号容易掩盖这种个体差异。
低反应亚群的机制与临床意义仍待研究
本研究证明了逐个类器官追踪 NK 细胞作用的可行性。持续低凋亡信号使这些对象成为潜在免疫逃逸亚群的候选,但研究尚未确定其分子机制,也没有报告这些对象在患者体内的治疗结局。作者提出,后续可结合功能干预和分子分析解释反应差异。
模型范围限于 2 个卵巢癌 PDO 和本研究的 iPSC 来源 NK 细胞。组织亚型、患者背景及类器官培养过程都可能影响比较。研究展示的是短时体外反应异质性,后续仍需要更多患者模型,以及不同免疫细胞或干预条件的评价。