惡性腫瘤作為一種復(fù)雜且多變的疾病，一直是科學(xué)家們熱衷研究和極力想攻克的重大難題。近年來，腫瘤類器官技術(shù)的出現(xiàn)，為癌癥的研究開辟了一條全新的道路，讓我們能夠更深入地了解腫瘤的生長(zhǎng)機(jī)制，并為個(gè)性化治療提供了可能。

 

• 腫瘤類器官技術(shù)簡(jiǎn)介

癌癥并不是一種單因素的疾病，在不同個(gè)體之間（瘤間）甚至同一個(gè)體內(nèi)部（瘤內(nèi)）都存在異質(zhì)性。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試腫瘤對(duì)抗癌化合物的敏感性，以尋求適合每個(gè)個(gè)體的療法就成為了目前腫瘤研究的熱點(diǎn)之一。已有的一些技術(shù)，例如腫瘤細(xì)胞系的二維培養(yǎng)、來自患者腫瘤的異種移植等方法，但往往由于造模效率不高、難以復(fù)制體內(nèi)異質(zhì)性、基因組欠穩(wěn)定、培養(yǎng)周期較長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致臨床轉(zhuǎn)化率較低。腫瘤類器官是一種從腫瘤組織中提取的癌細(xì)胞三維培養(yǎng)物，在基因組和功能方面與原始細(xì)胞相似，是在器官水平上對(duì)原代組織的病理特征進(jìn)行模擬，可用于腫瘤生物學(xué)的研究和藥物敏感性篩選。AbMole提供高品質(zhì)抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、化合物庫(kù)。
 

• 腫瘤類器官的培養(yǎng)

腫瘤類器官的一般培養(yǎng)流程如圖1所示，首先是獲得腫瘤組織。隨后用胰酶、膠原酶和DNA酶消化并用培養(yǎng)基重懸以獲得單細(xì)胞懸液，不同腫瘤的消化時(shí)間長(zhǎng)短是不同的。為去除未消化的細(xì)胞，還需要用特定孔徑的細(xì)胞篩過濾懸液。接著轉(zhuǎn)移至預(yù)冷的基底膜提取物（BME）中，隨后將BME與腫瘤細(xì)胞的混合物滴在預(yù)熱的懸浮細(xì)胞培養(yǎng)板底部，將培養(yǎng)板置于37℃培養(yǎng)箱中使BME凝固。在培養(yǎng)過程中常采用DMEM/F12作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，因其含有較為豐富的營(yíng)養(yǎng)因子，廣泛用于增殖培養(yǎng)。除了基礎(chǔ)培養(yǎng)基之外，還需隨著腫瘤類型的不同而額外加入不同的細(xì)胞因子，但基本上都包括以下四種：

 

主要是酪氨酸受體激酶的配體，包括表皮生長(zhǎng)因子（Epidermal growth factor，EGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Fibroblast growth factor，F(xiàn)GF 、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factor，NGF）等，上述的三種生長(zhǎng)因子可刺激上皮細(xì)胞增殖，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

圖1 腫瘤類器官的培養(yǎng)流程和藥物敏感性篩選

 

Wnt信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)，在胚胎發(fā)育、癌癥以及成年動(dòng)物的正常生理過程中均發(fā)揮著重要作用。類器官領(lǐng)域中的Wnt激活劑主要是R-spondin 1 （RSPO1），RSPO1可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化，從而支持類器官中多種細(xì)胞類型的形成和維持。

 

最常使用的TGF-β抑制劑是Noggin和A 83-01，A83-01是一種有效的TGF-β的I型受體ALK5、ALK4和ALK7的抑制劑，A 83-01可以抑制腫瘤類器官的增殖，有助于維持腫瘤類器官的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期增殖能力，這對(duì)于研究腫瘤生長(zhǎng)機(jī)制、評(píng)估藥物療效等具有重要意義。骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）是TGF-β超家族的一個(gè)重要亞類，Noggin通過抑制BMP信號(hào)通路的活性來維持腫瘤類器官中細(xì)胞的正常增殖和分化狀態(tài)。

 

Y27632是類器官領(lǐng)域中使用最為普遍的Rho相關(guān)蛋白激酶（ROCK）的抑制劑，Y27632可以直接結(jié)合ROCK的催化位點(diǎn)以抑制其激酶活性，因此Y-27632可以間接抑制Rho介導(dǎo)的應(yīng)力纖維的形成，因此Y-27632可以避免細(xì)胞因過度收縮而導(dǎo)致的死亡。Y27632還可以保持干細(xì)胞的干性，對(duì)于一些離體的組織，例如腫瘤組織可以通過保存在含有Y27632的溶液中以延長(zhǎng)保存時(shí)間。
 

在腫瘤類器官培養(yǎng)完成后還需要進(jìn)行鑒定，可通過組織切片、HE染色、測(cè)序分析、免疫熒光等方法去驗(yàn)證腫瘤類器官與體內(nèi)腫瘤的一致性以便于開展后續(xù)的藥物篩選。AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。

 

• 腫瘤類器官的藥物敏感性篩選

腫瘤類器官因其與患者腫瘤組織具有高度相似性，所以它可作為一種模型來測(cè)試抗癌化合物的效果。通過將高通量與自動(dòng)化等技術(shù)相結(jié)合，可以在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)篩選出潛在的更有效力的藥物，一定程度上也可以降低耐藥性的出現(xiàn)（圖2）。

圖2 腫瘤類器官藥物敏感性篩選的一般流程

 

腫瘤類器官的藥物敏感性篩選的總體流程是首選將要篩選的藥物構(gòu)成文庫(kù)，一般是先配制特定濃度的藥物母液，然后按照梯度稀釋至96或者384孔板中。隨后構(gòu)建腫瘤類器官并將類器官轉(zhuǎn)入孔板中，待其培養(yǎng)完成后按照設(shè)計(jì)好的布局加入藥物，最后分析對(duì)應(yīng)孔板中的細(xì)胞活力以采集不同藥物的IC50、腫瘤生長(zhǎng)抑制率等數(shù)據(jù)。

 

用于腫瘤類器官藥物敏感性篩選的藥物一般是一些常見的抗腫瘤抑制劑或者人源化單抗，并且還可以按照設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行聯(lián)合藥敏測(cè)試。這里需注意的是由于類器官不具有完整的機(jī)體代謝能力和環(huán)境，因此待測(cè)藥物一般選擇其活性形式而非前體藥物。常見的抗腫瘤抑制劑包括：Afatinib、Cisplatin、Dabrafenib、LY2157299 、Selumetinib等，它們可以抑制DNA合成和特定的細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)通路如EGF、TGF-β等，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。人源化單抗是近些年關(guān)注度極高的腫瘤靶向產(chǎn)品，這種特殊設(shè)計(jì)的單克隆抗體可結(jié)合腫瘤細(xì)胞并通過多種方式發(fā)揮作用：阻斷細(xì)胞生長(zhǎng)相關(guān)信號(hào)通路、通過抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性（ADCC）、阻止腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸、抑制血管生成等。在結(jié)合基因工程手段對(duì)抗體進(jìn)行人源化后進(jìn)一步降低了單抗的免疫原性，其治療效果和副作用得到了進(jìn)一步的改善，目前常見用于腫瘤藥物敏感性篩選的人源化單抗主要有：用于免疫檢查點(diǎn)抑制的納武利尤單（Nivolumab，抗PD-1）、帕博利珠單抗（Pembrolizumab，抗PD-1）和曲美木單抗（Tremelimumab，抗CTLA-4），用于血管生成抑制的貝伐珠單抗（Bevacizumab），以及靶向治療單抗如帕尼單抗（Panitumumab，靶向EGFR）、 帕妥珠單抗（Pertuzumab，靶向HER2）等。

 

以往對(duì)二維培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行活力檢測(cè)時(shí)常用的方法是MTT，但是對(duì)于三維體系細(xì)胞的檢測(cè)而言上述方法由于滲透不佳、分布不均等問題導(dǎo)致準(zhǔn)確度較差。增強(qiáng)型ATP細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒采用生物發(fā)光法，即利用熒光素酶與其底物熒光素之間的反應(yīng)產(chǎn)生熒光，該反應(yīng)需要消耗ATP并且發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度與ATP的量呈正比（圖3），由于ATP存在于所有代謝活躍的細(xì)胞中，而在死細(xì)胞中幾乎不存在，因此是鑒定活細(xì)胞最合適的標(biāo)志物之一。增強(qiáng)型ATP細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括：超高信號(hào)穩(wěn)定性、超高靈敏度、超寬線性范圍，目前已成腫瘤類器官研究領(lǐng)域細(xì)胞活力檢測(cè)的最佳方案。

圖3 增強(qiáng)型ATP細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒的檢測(cè)原理

 

• 總結(jié)

類器官作為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，已經(jīng)成為全球科技創(chuàng)新的關(guān)注熱點(diǎn)之一。當(dāng)前，類器官已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要研究工具，為醫(yī)學(xué)研究提供了全新的模式，特別是在腫瘤學(xué)研究領(lǐng)域，類器官展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力，包括腫瘤發(fā)生發(fā)展以及藥物敏感性篩選等。AbMole長(zhǎng)期致力于類器官培養(yǎng)相關(guān)抑制劑、細(xì)胞因子、腫瘤研究相關(guān)的藥物和單抗的生產(chǎn)與研發(fā)，AbMole為您推薦：

 

• 腫瘤類器官培養(yǎng)常用產(chǎn)品：

EGF (M9415)、FGF-10/KGF-2(M10353)、Noggin(M9999)、R-spondin 1/RSPO1(M15009)、Y-27632(M1817)。

 

• 腫瘤藥物敏感性篩選（常見抑制劑）：

Afatinib(M1677)、Aldosterone(M7617)、Cabozantinib(M1757)、Carboplatin(M2288)、Capecitabine(M1963)、Cisplatin (M2223)、Dabrafenib(M1988)、Dasatinib(M1701 )、Dibenzazepine(M3523)、Enzalutamide(M1839)、Fruquintinib(M7554)、Irinotecan(M4465 )。

 

• 腫瘤藥物敏感性篩選（人源化單抗）：

Nivolumab(M6100)、Pembrolizumab(M6102)、Tremelimumab(M25253)、Bevacizumab (M6166)、Panitumumab(M1503)、Pertuzumab(M6221)。

 

• 細(xì)胞活力檢測(cè)

AbMole增強(qiáng)型ATP細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒（M55403）

 

*本文所述產(chǎn)品僅供科學(xué)研究。