单患者来源细胞用于视锥前体相关模型
英国纽卡斯尔大学(Newcastle University)与伯明翰妇女儿童医院基金会(Birmingham Women’s and Children’s NHS Foundation Trust)等团队,使用视网膜类器官研究视网膜母细胞瘤候选药物。研究聚焦增殖视锥前体细胞相关的肿瘤亚型,并发表于 Molecular Therapy Oncology。
模型由 1 位患者来源的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)建立。研究比较 RB1 双等位基因失活模型与同基因背景的 RB1 正常对照。两类细胞分化为视网膜类器官,在第 150 天进行药物测试,此时模型已包含多种较成熟的视网膜细胞。
团队依据此前人肿瘤单细胞和染色质分析中发现的候选调控途径,选择 37 种化合物。本文逐步检验总体细胞毒性、增殖细胞变化和凋亡,再用另一套人源细胞模型比较药物能否跨越视网膜色素上皮。
37 种候选药物经过 2 轮筛选
第 1 轮在 RB1 失活类器官中测试各药物 10 μM、72 小时的作用,用活细胞成像检测死亡相关荧光信号,筛出 11 种有明显作用的候选。拓扑替康作为视网膜母细胞瘤常用化疗参照。
第 2 轮同时加入正常对照类器官和多个药物浓度,比较 2 种基因背景。6 种药物在至少 1 个浓度下显示对 RB1 失活模型较强的细胞毒性;ABT-737 和 luminespib 在本轮最低测试浓度 2.5 μM 下仍有显著作用。

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2 种药物减少增殖视锥前体细胞
研究用视锥标志 RXRγ 与增殖标志 Ki-67 的共同染色,观察增殖中的视锥前体细胞。7.5 μM 暴露 72 小时后,ABT-737、luminespib 和参照拓扑替康使该细胞比例降至接近正常对照的水平。其他候选的作用较弱,部分仍保留较高比例。
凋亡相关 caspase-3 染色与 Annexin V/7-AAD 流式检测进一步显示,2 种候选药物均增加凋亡细胞。在这次流式检测中,未检测到相应坏死细胞群。流式结果来自 3 次独立实验;7.5 μM 固定浓度的染色比较每条件使用 5 个类器官,浓度比较的染色样本数为 3–8 个类器官。
更细的浓度比较显示,ABT-737 仅在 7.5 μM 下显著减少增殖视锥前体细胞;luminespib 在 2.5–7.5 μM 范围内有显著作用。ABT-737 在较低浓度下也增加凋亡视锥细胞,却未同步显著减少增殖群,作者据此讨论其较广的细胞毒性。
单细胞分析显示目标细胞群占比减少
团队对 2 种药物和溶剂条件进行单细胞 RNA 测序。质控后共保留 10,528 个细胞,整合分析得到 15 个细胞群。其中第 4 群共同表达视锥和增殖相关基因,被标注为视网膜母细胞瘤样细胞群。
2 种药物处理后,第 4 群占比均降低。部分其他视网膜细胞群也发生变化,但本次单细胞实验只开展 1 次,未评价这些群比例变化的统计显著性。作者将这些信息用于补充染色和流式结果。
跨越色素上皮与进入类器官分别测量
眼部药物递送还受到外血—视网膜屏障影响。团队用商业人 iPSC 来源的视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)细胞,在 Transwell 中形成单层;其跨上皮电阻约为 1,500 Ω·cm²。药物分别加入顶端或基底侧,持续 6 小时取样,以液相色谱—串联质谱(liquid chromatography–tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)测量两侧浓度。
ABT-737 主要留在给药侧,跨单层检测量很低。luminespib 总体也较难透过,但在 360 分钟时另一侧出现可测增加,提示有限的跨屏障转运。论文讨论了分子量差别的可能影响。
另一个实验测量类器官暴露 72 小时后的培养液和模型内药物。按论文计算的培养液吸收比例,ABT-737 为 41% ± 10.6%,luminespib 为 9.8% ± 5.8%,拓扑替康为 6.48% ± 4.69%。因此,ABT-737 的类器官吸收较高,但其跨 RPE 表现仍弱;2 项试验评价不同的递送环节。
单一肿瘤亚型及递送条件还需扩展
ABT-737 针对抗凋亡 BCL-2 家族蛋白,luminespib 为 HSP90 抑制剂。本研究把相应药物与具体细胞群变化联系起来,支持继续比较这 2 种候选的抗肿瘤作用和组织毒性。
当前模型来自 1 位患者的细胞背景,重点覆盖视锥前体相关亚型。其他视网膜母细胞瘤具有不同的基因和细胞组成,需要加入更多患者及其他亚型。作者还提出验证非靶细胞的保护、体内药物递送和长期作用;现有结果仍属于体外候选筛选。