惡性腫瘤作為一種復雜且多變的疾病，一直是科學家們熱衷研究和極力想攻克的重大難題。近年來，腫瘤類器官技術的出現，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機制，并為個性化治療提供了可能。

 

• 腫瘤類器官技術簡介

癌癥并不是一種單因素的疾病，在不同個體之間（瘤間）甚至同一個體內部（瘤內）都存在異質性。通過實驗測試腫瘤對抗癌化合物的敏感性，以尋求適合每個個體的療法就成為了目前腫瘤研究的熱點之一。已有的一些技術，例如腫瘤細胞系的二維培養、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、難以復制體內異質性、基因組欠穩定、培養周期較長等原因，導致臨床轉化率較低。腫瘤類器官是一種從腫瘤組織中提取的癌細胞三維培養物，在基因組和功能方面與原始細胞相似，是在器官水平上對原代組織的病理特征進行模擬，可用于腫瘤生物學的研究和藥物敏感性篩選。AbMole提供高品質抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽、化合物庫。
 

• 腫瘤類器官的培養

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

 

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

圖1 腫瘤類器官的培養流程和藥物敏感性篩選

 

Wnt信號通路是一個復雜的蛋白質作用網絡，在胚胎發育、癌癥以及成年動物的正常生理過程中均發揮著重要作用。類器官領域中的Wnt激活劑主要是R-spondin 1 （RSPO1），RSPO1可以促進細胞的增殖與分化，從而支持類器官中多種細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定性和長期增殖能力，這對于研究腫瘤生長機制、評估藥物療效等具有重要意義。骨形態發生蛋白（BMP）是TGF-β超家族的一個重要亞類，Noggin通過抑制BMP信號通路的活性來維持腫瘤類器官中細胞的正常增殖和分化狀態。

 

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

在腫瘤類器官培養完成后還需要進行鑒定，可通過組織切片、HE染色、測序分析、免疫熒光等方法去驗證腫瘤類器官與體內腫瘤的一致性以便于開展后續的藥物篩選。AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。

 

• 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試抗癌化合物的效果。通過將高通量與自動化等技術相結合，可以在相對短的時間內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（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成文庫，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。隨后構建腫瘤類器官并將類器官轉入孔板中，待其培養完成后按照設計好的布局加入藥物，最后分析對應孔板中的細胞活力以采集不同藥物的IC50、腫瘤生長抑制率等數據。

 

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，并且還可以按照設計好的方案進行聯合藥敏測試。這里需注意的是由于類器官不具有完整的機體代謝能力和環境，因此待測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合成和特定的細胞生長信號通路如EGF、TGF-β等，進而促進腫瘤細胞的凋亡。人源化單抗是近些年關注度極高的腫瘤靶向產品，這種特殊設計的單克隆抗體可結合腫瘤細胞并通過多種方式發揮作用：阻斷細胞生長相關信號通路、通過抗體依賴的細胞介導的細胞毒性（ADCC）、阻止腫瘤細胞的免疫逃逸、抑制血管生成等。在結合基因工程手段對抗體進行人源化后進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。

 

以往對二維培養的細胞進行活力檢測時常用的方法是MTT，但是對于三維體系細胞的檢測而言上述方法由于滲透不佳、分布不均等問題導致準確度較差。增強型ATP細胞活力檢測試劑盒采用生物發光法，即利用熒光素酶與其底物熒光素之間的反應產生熒光，該反應需要消耗ATP并且發光信號的強度與ATP的量呈正比（圖3），由于ATP存在于所有代謝活躍的細胞中，而在死細胞中幾乎不存在，因此是鑒定活細胞最合適的標志物之一。增強型ATP細胞活力檢測試劑盒具有多種優點，包括：超高信號穩定性、超高靈敏度、超寬線性范圍，目前已成腫瘤類器官研究領域細胞活力檢測的最佳方案。

圖3 增強型ATP細胞活力檢測試劑盒的檢測原理

 

• 總結

類器官作為生物醫學領域的前沿技術，已經成為全球科技創新的關注熱點之一。當前，類器官已成為生物醫學領域的重要研究工具，為醫學研究提供了全新的模式，特別是在腫瘤學研究領域，類器官展現出了巨大的應用潛力，包括腫瘤發生發展以及藥物敏感性篩選等。AbMole長期致力于類器官培養相關抑制劑、細胞因子、腫瘤研究相關的藥物和單抗的生產與研發，AbMole為您推薦：

 

• 腫瘤類器官培養常用產品：

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)。

 

• 細胞活力檢測

AbMole增強型ATP細胞活力檢測試劑盒（M55403）

 

*本文所述產品僅供科學研究。