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肺癌类器官培养被哈佛医学院力推,3D类器官为为拓展肺癌早期治疗方法奠定基础

来源:全球肿瘤医生网2020-09-16 13:53

  肺癌类器官培养被哈佛医学院力推,3D类器官为为拓展肺癌早期治疗方法奠定基础

  关键词:类器官;肺癌

  肺癌是全球第一大癌种,发病率和致死率都高居恶性肿瘤榜首。成像技术的进步使肺癌早期发现成为可能,但针对早期肺癌的治疗手段仍然匮乏。

  近期,哈佛医学院和波士顿儿童医院进行了一项最新研究,他们和加利福尼亚大学洛杉矶分校合作了一个加速平台,通过肺细胞产生的“类器官”,用于研究早期肺癌并鉴定和测试潜在的治疗方法。

  肺癌类器官

  01、构建肺类器官模型

  由HMS遗传学教授和波士顿儿童医院儿科学教授Carla Kim领导的研究小组,使用了四种平行的早期肺癌模型:来自早期(1A期)肺癌患者的肿瘤样本、基因工程小鼠模型和源自小鼠肺干细胞或人类诱导的多能干细胞产生的肺类器官。

  该论文的共同作者,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的简·雅纳川(Jane Yanagawa)和波士顿大学医学院的达瑞尔·科顿(Darrell Kotton)表示:“我们对将正常的肺上皮细胞转化为癌细胞的早期事件知之甚少。”

  Kim说:“在这项研究中,我们能够使用肺癌患者的早期样本来证明我们的类器官确实模仿了早期阶段患者的情况。我们可以在7天内看到类器官的变化,这在小鼠身上看到可能需要几个月的时间,而在患者体内出现甚至可能需要更长的时间。”

  02、追踪早期肺癌

  研究人员在9月4日的《细胞干细胞》中报告说,类器官使它们能够从源头追踪一种常见的、难以治疗的肺癌--由KRAS基因突变引起的腺癌,从而捕获发生在其中的分子变化过程。

  研究人员将引发癌症的KRAS突变引入了肺类器官的肺泡祖细胞中。然后,他们使用单细胞RNA测序技术来查看它表达了哪些基因。

  这些研究表明,作为成熟肺泡细胞标志物的基因表达减少,而参与早期肺发育的基因表达增加(已知的癌症进展标志物)。

  在小鼠和患者肿瘤样本中的研究印证了在类器官的中发现。

  “KRAS突变型肿瘤通常在被诊断时就已经对治疗产生抗性,” Kim指出。“这些研究为早期肺癌寻找新的治疗方案奠定了基础。”

  尽管这项研究着眼于KRAS驱动的肺癌,但研究人员认为,类器官方法可促进其他类型癌症的研究,包括候选药物的测试。

  Kotton说:“合作团队在了解早期肺癌这一人类很难研究的阶段方面确实取得了进步。我们希望这些早期人类肺癌组织和肺类器官模型可以成为强大的药物开发平台。”

  03、类器官模型的重要应用

  近年来,类器官作为一种新型研发形式,成为多种疾病的研究热点。类器官是由人体细胞或干细胞培养形成的与人体器官类似的细胞组织,可以代替人类器官进行病理分析、疾病诊断、药物试验等多种形式的研究。

  到目前为止,类器官培养已用于各种组织,其中包括肠道、心脏、肝脏、胰腺、肾脏、前列腺、肺、视网膜以及大脑。类器官能更好地模拟体内环境,无疑在动物和细胞水平之间,为肿瘤研究、药物筛选、再生医学等领域提供了一个更好方案。

  莫纳什大学的研究人员在世界上首次发现了一种关键的生物分子神经调节蛋白-1(Neuregulin-1),它通过促进干细胞再生受损组织来增强肠道内壁的修复。莫纳什生物医药发现研究所的Helen Abud 教授和Thierry Jardé 博士,研究了肠道干细胞周围的环境,并采用了“微型肠道”有机物方法,在培养皿中培养肠道组织的微小复制品。这项研究定义了与肠道干细胞非常接近的关键细胞,这些细胞产生生物分子Neuregulin-1,直接作用于干细胞,启动修复过程。

  这项研究为开发以神经调节蛋白-1为基础的治疗方法开辟了新的途径。使用“微型肠道”类器官方法,培养出肠道组织复制品,对于开发支持肠道组织修复非常重要。

  在2019年4月,以色列的科学家们成功用3-D打印出一颗“人造心脏”,这是人类首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的心脏。虽然这颗心脏里的细胞可以出现收缩,但不能像正常心脏一样搏动泵血。

  最近,美国明尼苏达大学的研究人员首次用3D打印厘米级人类心脏泵,能够正常运转。这项发现创造了一个类似于封闭的囊状结构,有一个液体入口和一个液体出口,研究人员可以在这里测量心脏如何使血液在体内流动。这使得这个囊状结构成为研究心脏功能的宝贵工具。他们认为这项新发现可能会对心脏研究产生革命性的影响。

  1月9日,美国宾夕法尼亚大学等科研机构的科研人员在Cell上发表文章,建立了病人源性胶质母细胞瘤类器官(glioblastoma organoid,GBO)模型和生物库,涵盖了肿瘤内及肿瘤间异质性。该研究表明GBO保留了胶质母细胞瘤的主要特征,可以迅速用于治疗患者。科研人员建立的生物库为胶质母细胞瘤基础和转化研究提供了丰富的资源。

  Cell杂志

  随着类器官培养技术的不断成熟,其在肿瘤领域的应用也越来越多。代替患者自身组织进行基因检测、药物筛选、药敏测试等成为主要应用途径,能够迅速为患者匹配合适的治疗方案,显著改善患者的治疗效果。

  作为一种新的临床研究技术,相信很多病友对类器官还有很多不了解的地方,9月21日我们将邀请国内知名专家进行详细解读,想进一步了解的患者可以关注公众号国际细胞临床与研究私信小编申请也可以登录全球肿瘤医生网咨询了解。

  我们期待,随着技术的进步,有更多更好的方案应用到肿瘤治疗领域,为改善肿瘤患者治疗结局做出贡献。

  参考资料

  1.https://medicalxpress.com/news/2020-09-organoids-faster-early-lung-cancer.html

  2.https://mp.weixin.qq.com/s/EwzBeIu7bOJKvP-N9PoNCQ


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