先形成类器官,会改变部分药物的作用
荷兰 Erasmus University Medical Center 团队在 Biomolecules 报告,前列腺癌模型的药敏结果会受到三维组织和培养基质影响。研究先比较患者来源类器官与解离后重新接种的细胞,再用活细胞成像区分基质、类器官位置和大小的作用。
雄激素受体(androgen receptor,AR)阴性的 MSK-PCa1 在 Matrigel 中接种后,一组立即加入多西他赛或卡巴他赛,另一组先培养 7 天形成类器官,再接受药物。两组均进行 7 天处理,用 CellTiter-Glo 3D 测量活力。
多西他赛在两种条件下的反应没有显著差异;卡巴他赛在已形成类器官中作用较弱,浓度—反应曲线显著改变。AR 阳性的 MSK-PCa2 同样显示,已形成类器官对阿比特龙和恩扎卢胺的作用较不敏感。不同药物的变化因此并不一致。
两种基质延迟受体入核和微管稳定化
为了单独检查基质作用,团队把表达荧光标记 AR 的 PC346C 单层细胞覆盖 Matrigel 或合成聚异氰基肽(polyisocyanopeptide,PIC)水凝胶 Noviogel。加入 10 nM 合成雄激素 R1881 后,无基质细胞的 AR 很快进入细胞核。
Noviogel 使入核过程出现约 1 小时延迟,Matrigel 的延迟更明显,超过 3 小时才达到平台。按达到对照半最大入核水平的时间比较,Matrigel 差异显著,Noviogel 的差异未达到统计学显著性。
另一组 PC346C-DCC-K 细胞表达荧光标记 β-微管蛋白,接受 3 nM 卡巴他赛。无基质时很快出现微管束稳定化;Noviogel 将这一过程延迟约 3 小时,最终达到相近平台。Matrigel 下反应进一步延迟,18 小时观察期内仍未达到饱和。

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凝胶中心的类器官和大类器官核心反应更慢
在 Matrigel 凝胶团中,团队根据距凝胶中心的距离划分类器官位置。R1881 处理后,中心模型的 AR 入核比边缘模型慢。微管蛋白的成像也显示,卡巴他赛引起的变化受到位置影响。
三维微管束的方向影响定量分析,因此这部分微管稳定化仅进行定性评价。AR 入核则由图像分割计算细胞核与核周胞质的荧光比例,提供连续时间指标。
团队随后用 Noviogel 减少基质本身的延迟,比较单个类器官的中心与外周细胞。在横截面积超过 8,000 µm² 的大类器官中,外周细胞更快出现 AR 入核;小类器官中没有相同的明显差异。
培养条件影响药物作用,内部浓度梯度未直接测量
这些实验说明,药物加入时间、基质种类、模型在凝胶中的位置及大小,都会影响所测反应。研究用 AR 入核和微管稳定化追踪作用过程,为仅用终点活力的药敏实验补充了时间和空间信息。
作者提出,基质或类器官内部的药物分布可能形成梯度,但本研究未直接测量内部药物浓度。AR 入核和微管稳定化记录药物作用过程;三维培养引起的表达、代谢和细胞连接变化也可能参与药敏差异。
实际比较只有 Matrigel 与 Noviogel 两种基质,模型也限于所用前列腺癌背景。进一步统一类器官药筛,需要把培养方式、模型尺寸、药物浓度和作用时间一并描述,才能比较不同实验的敏感性结果。