【新发现】卵巢癌有救了？！解读类器官技术最新进展→ 深圳beat365生物技术有限公司








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      【新发现】卵巢癌有救了？！解读类器官技术最新进展→
      发布时间：2024-12-25 10:03:46作者 ：beat365生物 来源：beat365生物



      你知道传说中的“妇癌之王”吗？


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      没错 ！它就是

      令人闻风丧胆的——卵巢癌 ！


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      卵巢癌中有一个特别棘手的常见类型

      “高级别浆液性卵巢癌”

      （以下简称HGSC）

      是女性生殖系统恶性肿瘤

      导致死亡的主要原因


      由于早期HGSC没有特征性症状

      通常在晚期被诊断

      晚期HGSC约70%的患者

      会在2年内复发

      因此

      延长一线治疗的有效性

      是HGSC治疗的关键


      今天小编给大家带来一个

      让人振奋的好消息 ！

      “类器官药物敏感性检测技术”

      可能是对抗HGSC的新武器！




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      Q

      什么是“类器官”？

      “类器官”就像是一个迷你版的人体器官，可以模拟真实器官的一些功能和特性 。


      我们想研究卵巢癌，就可以用卵巢癌组织细胞构建一个“卵巢癌类器官” ，这个小小的“卵巢癌类器官”就能在实验室里模拟卵巢癌细胞的行为和特征。


      利用卵巢癌类器官 ，我们就可以更直观 、准确地进行卵巢癌基础研究，比如肿瘤细胞是怎么生长和扩散的，也可以进行药物敏感性测试，帮助临床用药选择。




      今天我们来解读一篇发表在《Developmental Cell》的研究文献


      “A platform for efficient establishment and drugresponse profiling of high-grade serous ovarian cancer organoids”。


      该文利用冷冻保存的组织构建与来源组织匹配HGSC类器官，并通过改进的培养基配方显著提高了类器官培养的成功率。


      研究还发现，类器官在优化培养基中药物反应与临床治疗结果更密切相关，为卵巢癌的基础研究和个体化治疗提供了有价值的模型 。




      01

      HGSC类器官培养基配方的建立




      该研究评估了单个培养基添加剂对HGSC原代细胞短期类器官形成和生长的影响，添加FGF-10，SB202190或A83-01可改善类器官形成。并进一步添加Nicotinamide得到了优化培养基（M1）。


      该研究还发现，EGF、Heregulin β-1 、Hydrocortisone和Forskolin的加入可以促进或限制类器官的生长，而这取决于样本的异质性。














      简单来说

      这个研究就像是在做一个特别的

      “养料”实验

      目的是要找出哪些“养料”

      能让类器官在实验室里长得更好

      帮助我们研究癌症

      因此

      为了最大限度地提高

      类器官生长成功的可能性

      研究者建议我们

      用两种不同的“养料”配方来培养它们

      一种是M1

      另一种是M2

      （M2里面加了Heregulin β-1，Hydrocortisone和Forskolin）

      这样我们就能找出

      哪种“养料”

      对特定的癌细胞

      最有效


      ↓↓↓



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      图1. HGSC类器官培养基配方的建立

      (A) 培养基组合建立过程的总结。(B) 左图：用CellProfiler识别的基底膜提取物（BME）滴液中的物体（用黄色标出）的相差显微镜图像 。EOC883_pAsc细胞在M0.1或添加FGF-4（10 ng/mL）的M0.1中培养38天（第17天传代一次）。比例尺 ，200μm 。右图：特定图片中物体的总面积和平均（用线标记）物体半径，使用CellProfiler估计。(C) 左图：如上识别的BME滴液中的物体的相差显微镜图像。EOC883_pAsc细胞在M0.2或添加β-雌二醇（100 nM）的M0.2中培养39天（第20天传代一次） 。比例尺，200μm 。右图 ：如上，特定图片中总物体面积和平均物体半径 。(D) 顶部和左下角图：如上识别的BME滴液中的物体的相差显微镜图像。EOC883_pAsc细胞在M0.3或添加烟酰胺（NAM，5 mM）或EGF（5 ng/mL）的M0.3中培养38天（第19天传代一次）。比例尺，200μm。右下角图：如上，特定图片中物体的平均半径。(E) 特定HGSC类器官培养基配方的概览。

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      图2. M1/M2方法比先前发表的方法具有更高的HGSC类器官培养成功率

      (A) EOC883_pAsc 、EOC382_pOme和EOC136_pAsc在先前发表的HGSC类器官培养基和M1/M2中的相差显微镜图像。EOC883_pAsc、EOC382_pOme或EOC136_pAsc细胞分别培养36天（第20天传代一次）、31天（第17天传代一次）或51天（第29天传代一次） 。比例尺 ，200μm。(B-D) 使用CellProfiler在图(A)中呈现的图像中识别的物体的总面积 ，分别为EOC883_pAsc（B）、EOC382_pOme（C）和EOC136_pAsc三个样本在不同培养基下的类器官的总面积。

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      该研究使用了更严格的标准，将满足以下四个条件的情况定义为成功的类器官培养：


      （1）可将细胞培养至少10代；

      （2）没有观察到样本生长停滞；

      （3）扩增样本中有癌细胞；

      （4）培养的细胞携带与原始样本相同的TP53突变。



      总体而言

      研究者尝试从

      19名不同患者的肿瘤样本中

      培养类器官

      使用 M1/M2 方法

      将其中10例样本成功构建了类器官

      将HGSC类器官的培养成功率

      从以往的23%-38%提高到了53%


      这一突破意味着

      我们可以从

      更多的患者样本中

      建立类器官

      为研究和个体化医疗

      提供了更多的可能性


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      02

      长期培养HGSC类器官可保留其原始肿瘤特征


      该研究利用

      组织病理学、基因组学和单细胞转录组学

      等分析手段

      证实了

      类器官在长期培养中

      能够保留原始肿瘤的遗传和表型特征

      这一发现对于

      确保类器官模型的

      可靠性和预测性至关重要


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      图3. 长期培养HGSC类器官可保留其原始肿瘤特征

      左1：EOC1120_pOme肿瘤组织 、从中衍生的类器官和从复发肿瘤（EOC1120_rAsc）衍生的类器官的HE和IHC染色。类器官表现出与原始组织相似的形态学特征，包括核异型性、腺乳头状生长模式，以及PAX8、WT1和CK7的阳性染色。它们也比原始肿瘤组织中的癌细胞更具增殖性，通过Ki-67的更高表达来描绘。比例尺，100μm 。

      中间图 ：(A) 展示选定的HGSC相关基因的体细胞突变和扩增以及HRD相关突变签名（ID6、SBS3）在患者肿瘤组织和相应类器官培养中的贡献的图表 。类器官培养的测序传代次数（P）在图中指示。样本名称以橙色标出，表示与用于类器官衍生的不同转移位置/临床进展阶段的肿瘤组织相比（由于匹配组织可用性有限）。LOH，杂合性丧失。(B) 患者EOC677的肿瘤组织和相应类器官的全基因组CNV分析，该患者分别在诊断 、第一次和第二次复发时采集样本。拷贝数变化以logR表示，并进行颜色编码。LOH的程度用灰色条显示。类器官培养的测序传代次数（P）在图中指示 。

      右图 ：(A) 30,492个细胞来自7个类器官培养和它们的组织对照（加上EOC883_pAdn肿瘤样本）的UMAP可视化，按特定样本颜色编码。(B) UMAP可视化，按特定细胞类型（肿瘤、基质或免疫）颜色编码。(C) 在同一UMAP图上可视化PAX8 、DCN、PTPRC或VIM的单细胞表达。(D) 热图显示从类器官与原始患者材料中得出的患者特异性标记表达之间的整体相关性得分 。(E) EOC677_pAsc肿瘤样本和相应类器官中患者特异性标记表达的皮尔逊相关图。(F) 使用InferCNV推断的EOC667_pAsc和EOC667_r2Asc类器官和EOC667_pAsc和EOC677_rAsc肿瘤样本的单细胞CNV图 ，分类为3个亚群 。所有分析样本在每个亚群中都有代表。(G) 热图显示所有样本中所有亚群之间的余弦距离，证明类器官和匹配的组织样本的患者特异性聚类 。

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      03

      药物反应与临床结果的相关性


      研究团队把类器官放在两种不同的营养液里培养，一种是普通的生长培养基，另一种是更接近人体血液环境的人血浆样培养基（以下简称HPLM）。


      他们给这些类器官用了一系列的药物，包括化疗药（卡铂、紫杉醇、卡铂/紫杉醇组合和吉西他滨）、PARP抑制剂（奥拉帕尼 、尼拉帕尼和鲁卡帕尼） 、Wee1抑制剂（adavosertib）。


      结果发现，这些类器官对某些药物的反应 ，在两种不同的培养基里都差不多 。但是，对于常用的化疗药物  ，比如卡铂和紫杉醇，类器官在两种培养基里的反应就不一样了。


      研究者还探讨了体外药物反应与临床相应患者记录的药物反应情况：


      例如，患者EOC677对卡铂/紫杉醇联合用药表现出临床反应为CA125血液水平降低（从1,593 a.u.降至11 a.u.），随后稳定在正常范围内（<35 a.u.）。这个结果与生长培养基相比，更接近HPLM中的类器官药物反应 。


      当病情复发时 ，患者接受了剂量密集型的紫杉醇治疗，诱导瞬时反应，然后对治疗产生耐药性，这与生长培养基和HPLM中的EOC677_rAsc对紫杉醇的部分耐药性相匹配 。


      随后用吉西他滨治疗诱导CA125更持久的正常化和完全放射学反应 ，这与两种培养基中类器官（特别是 EOC677_pAsc和EOC677_rAsc）的敏感性相对应。


      这个结果表明，在人类血浆样培养基（HPLM）中培养的类器官对药物的反应与患者的临床结果相关性更高。


      这一发现强调了在类器官研究中考虑培养条件的重要性，并且为使用类器官预测临床药物反应提供了新的视角。


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      图4.HGSC类器官药物反应与临床结果的相关性依赖于培养基

      (A) 药物反应分析的概览。(B) 基于图像的细胞毒性分析。药物作用后 ，类器官的细胞核用Hoechst 33342（蓝色，细胞核）和死亡细胞用CellTox Green（绿色）染色。使用自动化共聚焦荧光显微镜对类器官进行成像，通过图像分析估计死亡细胞的百分比，并标准化到阴性（载体）和阳性（硼替佐米）对照值。比例尺，100μm 。(C) 热图显示特定类器官培养在生长介质（M1/M2）或HPLM中对一系列HGSC相关药物的反应的治疗标准化AUC Z分数 。(D) EOC677_pAsc类器官用卡铂+0.1 mM紫杉醇或吉西他滨处理的剂量-反应曲线 ，在M1或HPLM中。结果显示为2个生物学重复（每个有2-3个技术重复）的平均值±标准差。(E) 患者EOC677随时间变化的CA125血液水平。与体外药物反应相关的时期用黄色矩形标记。正常CA125范围（<35 a.u.）用红色虚线表示。(F) EOC677_rAsc类器官用紫杉醇或吉西他滨处理的剂量-反应曲线，在M2或HPLM中。结果显示为2个生物学重复（每个有2-3个技术重复）的平均值±标准差。(G) 散点图显示类器官中卡铂+0.1 mM紫杉醇组合的标准化AUC Z分数与相应患者在卡铂+紫杉醇化疗后血液中CA125的正常化变化（表示为患者特定CA125水平的最大值的百分比）之间的Spearman相关性。样本数量=10。

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      结语


      尽管此研究中HGSC类器官培养成功率有所提高，但仍有部分样本未能成功培养。未来还需要进一步优化培养条件，以提高所有样本的培养成功率。并且需要在更广泛的患者群体和药物类型中验证类器官药物反应与临床结果的相关性，为患者提供更精准的治疗策略。


      这也是beat365生物正在努力解决的问题

      我们希望科技的力量

      能够带来更多的奇迹

      让每个患者都能拥有更好的治疗选择




      beat365生物

      类器官技术领航者


      在攻克肿瘤的道路上，beat365生物凭借十余年的深耕，已经成为中国肿瘤类器官技术转化的领头羊。我们不仅在类器官培养上积累了丰富的经验，涵盖了乳腺癌、肺癌 、胃肠癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、肾癌、甲状腺癌、卵巢癌 、宫颈癌、骨肉瘤以及脑肿瘤等多种实体肿瘤类器官培养，还在微量建模培养技术上取得了极高的成功率，实现了“一样两检”（类器官药敏＋NGS）的创新检测方法 ，为患者提供更精准的治疗方案 。


      beat365生物拥有国内顶尖的类器官科研团队，自主研发的类器官培养技术和试剂盒，能够有效地延长样本保护期，扩大地域覆盖面。beat365还与多家医院和科研机构开展科研与临床合作 ，目前我们已经在类器官建模方法 、类器官鉴定、药物敏感性检测方法 、类器官共培养等多个重要技术上实现突破，并参与制定中国首个乳腺类器官团体标准。


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      在类器官实验平台上，beat365生物实现了超微量建模技术成功率95%以上的突破，建成了国际一流的实验平台 。2022年，在中国医药生物技术协会牵头下，beat365生物联合四川大学生物治疗国家重点实验室 、四川大学华西医院等14家专业机构，共同起草、制定并发布国内首个乳腺癌类器官团体标准——《人正常乳腺及乳腺癌类器官制备 、冻存复苏和鉴定操作指南》 ，推动了类器官构建技术的相关研究，规范并引导行业健康发展。这不仅是一个标准的发布，更是类器官技术在精准医疗领域迈出的重要一步。

      公司基于类器官药敏检测技术 ，成功建立了联合用药筛选平台 。该平台能够模拟人体内的药物代谢过程，为新药研发提供更加真实、准确的实验数据，助力加速新药研发进程 。


      让我们一起关注

      一起期待

      一起为癌症患者加油！



      参考文献 ：https://www.cell.com/developmental-cell/pdf/S1534-5807(23)00182-X.pdf



      

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