卵巢癌临床前模型:从细胞系到类器官体

卵巢癌作为妇科三大恶性肿瘤之一，严重威胁着女性的生命健康。因其早期临床症状隐匿，往往在晚期甚至已经转移才被诊断出来。所以卵巢癌的总生存率一直不是很理想，寻找和开发新的治疗方案一直是卵巢癌的研究重点。在此过程中，准确模拟体内肿瘤生物学特征的临床前模型是必不可少的。细胞系因其培养简单，可大规模生产等优点，曾经是卵巢癌临床前研究的金标准。之后由于精准医学强调患者衍生材料的重要性，患者来源的异体移植模型(PDX)逐渐受到大家的重视。随后又出现了三维结构的球状体和更加能体现肿瘤异质性的类器官体。类器官体是利用干细胞直接诱导生成的三维组织模型，为人类生物学研究提供了新的方法，此项研究正在不断发展进步中。类器官体可以被应用到卵巢肿瘤的基因分析和药物筛选等各方面研究，为卵巢癌临床前研究提供了一个新的平台。     

上皮性卵巢癌类器官的基础和转化研究进展

摘 要：卵巢癌是致死率最高的妇科恶性肿瘤,其中上皮性卵巢癌占90%,5年生存率仅47%。缺乏有效的肿瘤研究模型是上皮性卵巢癌治疗难以取得突破性进展的原因之一,新近出现的肿瘤类器官模型保留了体内肿瘤的组织和遗传特性,并且操作简单、易与先进技术结合,可用于研究肿瘤发生发展机制、药物筛选和个体化治疗。全文就现阶段肿瘤类器官在上皮性卵巢癌基础和转化研究中的进展进行综述。     

肿瘤类器官诊治平台的质量控制标准中国专家共识（2022年版）

近年来,类器官技术的发展为开发新的、更接近真实病理生理学状态的人类癌症模型开辟了新途径。源自患者的肿瘤类器官保留了原始肿瘤的组织病理学特征、遗传特征和分子生物学特征等表型,不仅可作为识别和测试新型抗癌药物的优良模型,也可通过肿瘤类器官的药物敏感性检测反馈患者的临床反应,为肿瘤患者的个体化精准治疗提供可靠的依据。然而,与传统的组织样本库相比,活体类器官生物库的建立需要更严格的质量控制和更高水平的技术标准。随着类器官研究的不断深入,肿瘤类器官已广泛覆盖多种实体瘤,类器官技术亦在2017年被评为生命科学领域年度技术,但国内对肿瘤类器官构建、鉴定及药物敏感性检测尚无质量控制标准,同时亦缺乏肿瘤类器官用于精准治疗的专家共识。因此,根据全球范围内多个团队基于患者来源的肿瘤类器官的药物敏感性检测在肿瘤精准治疗中已发表的研究数据,中国抗癌协会肿瘤多学科诊疗专业委员会、中国抗癌协会肿瘤内分泌专业委员会针对肿瘤类器官药物敏感性检测的临床应用与质量控制制订了《肿瘤类器官诊治平台的质量控制标准中国专家共识（2022年版）》,希望通过本共识,提高中国临床工作者及医学研究者对于类器官药物敏感性检测的认识,规范类器官诊治平台的质量控制,指导类器官药物敏感性检测在国内肿瘤精准治疗方案选择中的临床应用。本共识将根据未来开展的基于类器官的各项研究成果定期更新。     

类器官培养系统在卵巢癌药物筛选与治疗靶点研究中的应用前景

摘 要：卵巢癌是一种致命的妇科肿瘤,目前卵巢癌的研究平台主要使用2D细胞系培养和异种移植,两者均有其相应的局限性。类器官是一种体外3D培养模型,能够高度还原患者体内病变部位的组织学和基因组特征,维持肿瘤细胞的高度异质性。除此之外,类器官在基因分析、药物筛选和药物敏感性测定等方面具有强大优势,可以用作卵巢癌研究的临床前模型。     

类器官药物敏感性检测指导肿瘤精准治疗临床应用专家共识（2022年版）

在精准医疗时代,随着肿瘤靶向治疗及免疫治疗的快速发展,患者对个体化精准药物治疗的需求越来越高。除了基于肿瘤分子分型指导患者精准药物选择外,近几年新兴的功能性检测技术也为个体化精准治疗提供帮助。采用患者肿瘤组织体外培养的三维类器官能很好地保留肿瘤组织的细胞结构、分子特征,且其药物敏感性检测在预测患者疗效中的准确性较高,因此广受关注。目前,虽然类器官在指导临床治疗中的应用尚处于起步阶段,但是利用肿瘤类器官指导患者治疗的需求日趋增长,为了推动肿瘤类器官药物敏感性检测在临床中的规范应用,国内相关领域专家基于国内外的研究报道数据,制定了本专家共识,且后续将继续根据研究进展进行修订。     

类器官在肿瘤转化医学中的应用和进展

随着精准医学概念的提出，肿瘤作为一类高度异质性的疾病，其个体化治疗已成为精准医学的一个关键领域也受到更多关注。近期提出的类器官模型为肿瘤的基础研究和个体化治疗带来了新突破。类器官指从干细胞或器官祖细胞来源，以类似体内细胞分化的方式组织成的器官特异性的细胞集合。肿瘤类器官指利用原代恶性细胞经过体外3D培养构建的恶性细胞团，在体外培养条件下可持续增殖，一定程度上保留了原代肿瘤的病理学形态特征、基因组与转录组特征、药物敏感性及恶性细胞间异质性，为体外肿瘤研究提供了新方法，尤其在预测患者药物敏感性、药物高通量筛选等方面有巨大潜力，为肿瘤个体化治疗作出了贡献。但该模型仍存在不足，如无法重现体内肿瘤微环境等，使其在临床等方面的应用受限。目前将肿瘤类器官与其他肿瘤成分共培养、与微流控设备和生物打印技术等联合应用将有望弥补其缺陷、突破肿瘤治疗领域的瓶颈。本文将常用肿瘤研究模型的特点进行对比，总结部分肿瘤类器官的培养方法，并描述了肿瘤类器官的临床相关应用，最后对其与其他技术联合应用进行了叙述，并对未来肿瘤类器官的发展方向予以展望。     

肿瘤类器官的应用及展望

摘 要：类器官是来源于多种类型干细胞通过自组织方式而组成的三维结构,可模拟体内疾病与正常组织的结构和功能,成为近十年内生物科学领域的重要突破之一。而肿瘤类器官作为一种可靠且稳定的体外肿瘤模型,可以捕获患者肿瘤的结构和突变特征,已在建立和分析方面取得巨大进展。全文回顾了肿瘤类器官研究的最新进展及其可能在抗肿瘤药物开发和精准治疗等方面的应用。     

类器官在肿瘤中的研究现状及应用前景

类器官是由正常组织或肿瘤的特异性干细胞,在体外三维培养条件下,形成的三维体外细胞结构,具有自我组织形成类似于原始组织的“微型器官”的能力,能够较好地概括来源组织的特征和细胞异质性。类器官作为肿瘤研究的临床前模型,可用于药物筛选,预测患者对治疗的反应,为患者选择最合适的治疗方案。此外,还可对其进行基因修饰,用于肿瘤的发生发展和转移机制的研究。类器官这一新颖的构建技术,能够为个性化医疗提供指导,具有广泛的应用前景。本文就类器官在肿瘤发生发展的机制研究、药物筛选和临床治疗中的作用以及其在肿瘤微环境中的应用进行综述。      

人工智能在类器官研究中的应用进展与挑战

类器官是一种优异的肿瘤和干细胞研究模型,对其生长或药筛等过程的各种类型数据进行分析,有助于提升对类器官本身以及所代表疾病的了解。但人工观察和筛选类器官以及使用传统统计学方法在处理类器官数据时,存在分析准确度与效率低、难度系数大、人工成本高以及带有一定主观性等问题。而人工智能在很多生物学和医学研究领域已被证明会产生卓越效果。将人工智能引入类器官研究,有助于提升研究的客观性、准确性和速度,从而使类器官能更好地实现疾病建模、药物筛选、个性化医疗等。首先,类器官图像数据的人工智能分析取得了显著进展。结合深度学习的图像分析能够更精准地捕捉类器官的微观结构和变化,提高对类器官形态和生长的自动识别能力,达到较高的准确度,节约研究时间与成本。其次,对于类器官的组学数据,人工智能技术的引入同样取得了重要突破：可提高数据的处理效率以及发现潜在的基因表达模式,为细胞发育和疾病机制的解析提供新的工具。再次,类器官其他类型的数据如电信号和光谱等通过人工智能技术可实现对类器官类型和状态客观的分类,为类器官的全面表征进行了有益的尝试。而在类器官重要应用领域—药物筛选方面,人工智能可为过程监测和结果预测提供强有力的支...     

索拉菲尼对COC1DDP细胞增殖凋亡及血管形成影响的研究

卵巢癌是女性生殖器管发病率仅次于子宫颈癌和子宫体癌的常见肿瘤之一,但是其死亡率却占女性各类生殖器官疾病之首。目前的综合治疗手段有化疗、手术、放疗、靶向治疗等。手术及化疗对进展期的卵巢癌治疗效果并不理想,而目前靶向治疗正逐渐成为抗肿瘤药物治疗的重点和热点。索拉菲尼是一种新型的多靶点的生物靶向药物,临床前研究和临床试验的结果都提示索拉菲尼具有抗肿瘤的作用。我们观察索拉菲尼对人体卵巢癌细胞株COC1／DDP的抑制作用,以期为使用索拉菲尼等靶向型药物治疗女性卵巢癌提供试验依据。     

类器官模型在肿瘤精准诊疗中的应用

过去10年中,三维类器官技术得到了快速发展,目前已经可以从正常组织和恶性肿瘤组织中高效地建立类器官。患者来源的肿瘤类器官（patient-derived tumor-organoids,PDOs）可以很好地保留亲本肿瘤的生理病理学及遗传学特征,最大限度地保持肿瘤异质性。PDOs已被用于阐明关键的科学问题,包括感染病原体或遗传/表观遗传学改变与肿瘤发生之间的关系、耐药机制、预测患者对选定治疗方案的反应。随着类器官与肿瘤微环境的细胞成分共培养系统的建立,该技术现在也被应用于快速发展的免疫肿瘤学领域。本文综述了类器官技术在肿瘤精准医学领域的研究现状、应用及面临的挑战。     

From organoids to bedside: Advances in modeling,decoding and targeting of colorectal cancer

Patient derived organoids closely resemble the biology of tissues and tumors. They are enabling ex vivo modeling of human diseases and dissecting key features of tumor biology like anatomical diversity or inter- and intra-tumoral heterogeneity. In the last years, organoids were established as models for drug discovery and explored to guide clinical decision making. In this review, we discuss the recent developments in organoid based research, elaborating on the developments in colorectal cancer as a prime example. We focus our review on the role of organoids to decode cancer cell dynamics and tumor microenvironmental complexity with the underlying bi-directional crosstalk. Additionally, advancements in the development of living biobanks, screening approaches, organoid based precision medicine and challenges of co-clinical trials are highlighted. We discuss ongoing efforts to overcome challenges that the field faces and indicate potential future directions.     

Organoid models in gynaecological oncology research

Cell culture and animal models represent experimental cornerstones for the investigation of tissue, organ and body physiology in the context of gynaecological research. However, their ability to accurately reflect human mechanisms in vivo is limited. The development of organoid technologies has begun to address this limitation by providing platforms ex vivo that resemble the phenotype and genotype of the multi-cellular tissue from which they were derived more accurately. In this review, we discuss advances in organoid derivation from endometrial, ovarian, fallopian tube and cervical tissue, both benign and malignant, the manipulation of organoid microenvironment to preserve stem cell populations and achieve long-term expansion and we explore the morphological and molecular kinship of organoids to parent tissue. Apart from providing new insight into mechanisms of carcinogenesis, gynaecological cancer-derived organoids can be utilised as tools for drug screening of chemotherapeutic and hormonal compounds where they exhibit interpatient variability consistent with states in vivo and xenografted tumours allowing for patient-tailored treatment strategies. Bridging organoid with bioengineering accomplishments is clearly the way forward to the generation of organoid-on-a-chip technologies enhancing the robustness of the model and its translational potential. Undeniably, organoids are expected to stand their ground in the years to come and revolutionize development and disease modelling studies.     

一种卵巢癌类器官的制备方法建立及鉴定

目的探索卵巢癌类器官模型制备方法。方法选取2019—2020年于广西医科大学附属肿瘤医院初次手术的3例卵巢癌患者原发灶肿瘤组织,解离成细胞悬液后用基质胶Matrigel包被,培养2周形成单个直径超过100μm的球状体后进行消化传代,培养至第2代的球状体用石蜡包埋切片,脱色后进行HE染色和免疫组化,并与原组织对比,进行组织学和细胞学评判。结果构建出1例可传代冻存的卵巢癌类器官,HE染色结果显示类器官与原组织的腺癌结构高度相似,免疫组化结果显示原组织与类器官p53、PAX-8、WT-1和CK7标志物的表达情况基本一致。结论用Matrigel包被并浸润培养液培养的方法可以成功构建与原组织在组织和细胞层面鉴定结果基本一致的卵巢癌类器官。     

High‐throughput screening in colorectal cancer tissue‐originated spheroids

Patient‐derived cancer organoid culture is an important live material that reflects clinical heterogeneity. However, the limited amount of organoids available for each case as well as the considerable amount of time and cost to expand in vitro makes it impractical to perform high‐throughput drug screening using organoid cultures from multiple patients. Here, we report an advanced system for the high‐throughput screening of 2427 drugs using the cancer tissue‐originated spheroid (CTOS) method. In this system, we apply the CTOS method in an ex vivo platform from xenograft tumors, using machines to handle CTOS and reagents, and testing a CTOS reference panel of multiple CTOS lines for the hit drugs. CTOS passages in xenograft tumors resulted in minimal changes of morphological and genomic status, and xenograft tumor generation efficiently expanded the number of CTOS to evaluate multiple drugs. Our panel of colorectal cancer CTOS lines exhibited diverse sensitivities to the hit compounds, demonstrating the usefulness of this system for investigating highly heterogeneous disease.     

乳腺癌类器官放射生物学模型初步研究北大核心CSCD

目的构建乳腺癌类器官培养体系并对其进行组织学表征与初步放射生物学特征研究。方法体外培养不同分子分型乳腺癌细胞系和肿瘤组织细胞形成乳腺癌类器官,对其进行组织结构表征并利用Ki-67、ER、PR、Her2指标进行免疫组化染色;对三阴性乳腺癌患者组织及乳腺癌细胞系形成的类器官进行4、8Gy照射处理,观测照射后0、24、48、96h的乳腺癌类器官个数以及直径变化来评估放射对类器官的杀伤情况。结果乳腺癌细胞系和患者来源组织在6d左右形成类器官结构;HE染色显示微结构,标志物表达具有空间异质性,肿瘤来源类器官与原组织的标志物表达具有相似性;照射处理MCF-7乳腺癌类器官后,生长停滞,部分形成的类器官崩解消失,48~96h,逐渐恢复增殖趋势;MDA-MB-231乳腺癌类器官呈现辐射耐受和生长停滞,但结构没有明显改变,96h仍未观察到恢复趋势;选取的三阴性患者组织来源的类器官也呈现辐射耐受,照射后类器官仍持续生长且结构没有明显改变,但生长趋势明显小于未照射组。结论不同来源与不同分子分型的乳腺癌细胞经体外培养形成的乳腺癌类器官具有微结构与异质性,可以反映来源组织标志物表达情况并展现不同的放射抵抗能力,三阴性乳腺癌来源的类器官更加耐照射。     

Establishment of PDX‐derived salivary adenoid cystic carcinoma cell lines using organoid culture method

To generate a reliable preclinical model system exhibiting the molecular features of salivary adenoid cystic carcinoma (ACC) whose biology is still unclear due to the paucity of stable cell cultures. To develop new in vitro and in vivo models of ACC, the techniques of organoid culture and patient‐derived tumor xenograft (PDX), which have attracted attention in other malignancies in recent years, were applied. Tumor specimens from surgically resected salivary ACC were proceeded for the preparation of PDX and organoid culture. The orthotopic transplantation of patient‐derived or PDX‐derived organoids was demonstrated into submandibular glands of NSG mice and those histology was evaluated. PDX‐derived organoid cells were evaluated for the presence of MYB‐mediated fusion genes and proceeded for in vitro drug sensitivity assay. Human ACC‐derived organoids were successfully generated in three‐dimensional culture and confirmed the ability of these cells to form tumors by orthotopic injection. Short‐term organoid cell cultures from two individual ACC PDX tumors were also established that maintain the characteristic MYBL1 translocation and histological features of the original parent and PDX tumors. Finally, the establishment of drug sensitivity tests on these short‐term cultured cells was confirmed using three different agents. This is the first to report an approach for the generation of human ACC‐derived organoids as in vitro and in vivo cancer models, providing insights into understanding of the ACC biology and creating personalized therapy design for patients with ACC.