卵巢浆液性腺癌在大网膜的转移组织显微图像。
卵巢浆液性腺癌在大网膜的转移组织显微图像。(KGH / Wikimedia Commons;CC BY-SA 3.0)

组织切片保留原有肿瘤和微环境

腹膜转移病灶含肿瘤细胞、间质及免疫细胞,腹水又会影响治疗反应。新加坡国立大学(National University of Singapore)等团队在 Advanced Materials 用患者肿瘤切片建立离体模型,调节透明质酸(hyaluronan,HA)水凝胶的组成和力学性质,以保留原组织,再加入腹水开展药物比较。

研究处理超过 20 份患者标本,原发部位包括结直肠、胰腺、膀胱、卵巢、宫颈及肺。切片厚度为 300 µm,直接保留原组织细胞及细胞外基质。团队比较 HA 水凝胶三维包埋、聚四氟乙烯培养膜和 Matrigel 三种培养条件。

初始 1.5% HA 水凝胶改善切片面积及活力保留,12 天时仍约有 60% 细胞存活。后续比较将最合适条件确定为 2% HA、可被基质金属蛋白酶降解的水凝胶,其储能模量约为 350 Pa。

2% HA 水凝胶更好地保留活力和间质完整性

提高 HA 浓度可以更好地维持组织面积,但 3% 和 4% 材料中的活力随时间下降。2% HA 对细胞活力和间质完整性的保留更好。在同为不可降解且力学性质相近的条件下,聚乙二醇水凝胶也能保留面积,细胞活力和组织学保留却较差。

去掉整合素结合位点,没有明显改变存活和面积;将材料改为不可降解形式,则减弱了组织保留。团队进一步比较平铺与三维包埋,发现平铺培养伴随更明显组织收缩、胶原重塑和活力下降。材料成分、可降解性和三维支撑分别参与模型状态维持。

抑制肌球蛋白 II 相关收缩可阻止早期切片缩小,并改善 7 天后的活力;把已收缩组织转入 HA 水凝胶后,进一步收缩也停止。作者据此提出水凝胶部分通过限制组织收缩改善培养。这些抑制剂可能存在脱靶效应,作者提出进一步针对肌成纤维细胞中的肌球蛋白 II 开展验证。

加入腹水后,多种药物作用减弱

研究测试顺铂、多柔比星(阿霉素)和厄洛替尼,模型反应随患者和剂量改变。例如 NCC-MC-300 的切片在顺铂 80 µM 时仍呈现有限毒性,其他样本或药物的作用则不同。

加入腹水后,切片面积、活力、组织学和细胞组成没有出现显著变化,但同组药物的生长抑制减弱。单细胞资料还显示,腹水伴随肿瘤细胞炎症、血管生成及上皮—间质转化相关表达增加,微环境向免疫抑制状态改变。形态维持与药物反应因此提供了不同信息。

药筛在培养后加入 5% 腹水预处理 24 小时,再给予药物 48 小时。给药前后分别用 resazurin 测量代谢活性。团队先计算各组给药后相对基线的荧光增量,再以未给药组与给药组的增量之差计算生长抑制率。

TM5441 的作用与腹水成分和供者共同相关

团队进一步测试纤溶酶原激活物抑制剂 1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)抑制剂 TM5441,向模型加入 6 份 PAI-1 浓度不同的腹水。药物作用总体与腹水 PAI-1 水平相关,同时随肿瘤供者和药物剂量改变。

PC294、PC307 两份腹水没有使 NCC-MC-308 和 NCC-MC-375 的肿瘤对该抑制剂更敏感。这与团队此前简化细胞培养中所有腹水均增加敏感性的结果不同。完整组织模型因此呈现了更依赖肿瘤及微环境的反应差异。

细胞组成相近,免疫相关表达仍有差异

模型总体保留癌细胞、成纤维细胞、免疫细胞和内皮细胞。不同培养材料的细胞比例没有显著差异,但 HA 条件更好地维持 T 细胞活化、分化及巨噬细胞抗原处理相关表达,推断的细胞间通讯也较接近原组织。研究将组成与功能相关表达分别分析。

当前保留期最长约 12 天,仍短于临床反复治疗的周期。作者提出加入灌流和血管成分,改善长期营养交换及全身给药相关模型;HA 与组织受体的作用也需要进一步分析。已有药物结果主要用于腹膜转移的离体候选药物评价,没有建立大规模患者疗效预测准确率。

来源与延伸阅读

  1. Hydrogel‐Mediated Preservation of Live Tumor Explants for Drug Development in Peritoneal Metastases. Advanced Materials (2025). ↗