使用个性化类器官来模拟脊柱癌症

一项新的研究增加了越来越多的证据，表明类器官(实验室培养的模拟患者肿瘤的细胞集合)是一种有前途的药物研发途径，可以改善癌症患者的预后，特别是缺乏药物有效性临床数据的罕见癌症。

类器官是在实验室中使用手术中收集的患者自己的组织细胞培养出来的。这些“迷你肿瘤”是更简单、更小的身体器官或肿瘤，可以复制完整的功能结构。实验室里的科学家们爱丽丝·索拉尼博士加州大学洛杉矶分校的研究人员率先培育并使用它们来研究疾病和可能的治疗方法。

在最新的研究中，已于星期三于科学的进步在美国，由索拉尼博士领导的研究人员从五名脊索瘤患者身上获得了七份肿瘤样本。脊索瘤是一种罕见的骨癌，治疗方法很少。脊索瘤是发生于骶骨或颅底的肿瘤。主要的治疗方法是手术，但由于其位置，完全切除并不总是可行的，复发率很高。脊索瘤对常规化疗没有反应，而且它的罕见性(在美国，每年大约每100万人中就有一例)使得确定有效疗法的试验变得复杂。

“我们确实需要临床相关的、个性化的模型来寻找脊索瘤和许多其他罕见癌症的治疗方法，”Soragni说，他是骨科外科的助理教授，也是该协会的成员Jonsson综合癌症中心．“由于这种癌症非常罕见，可用的模型也很少，我们研究它对潜在药物的反应的能力非常有限。我们所做的就是优化一个平台，使用来自肿瘤的细胞来培养类器官，以便能够调查它们的生物学特征，并通过对它们进行广泛的治疗测试来确定哪些途径最有希望用于治疗。”

正如在这项新研究中报道的那样，研究人员成功地从所有样本中创建了可行的类器官。患者来源的类器官显示出与它们来源的实际脊索瘤密切匹配的形态和特征，例如表达一种名为Ki-67的蛋白质，与细胞增殖有关，以及brachyury，一种已经确定的脊索瘤标记蛋白。

然后，研究人员使用类器官进行高通量药物筛选，这是一种自动化的药物发现过程，允许一次性测试大量潜在的治疗方法，而不是一次测试一种，极大地加速了潜在靶标和药物的开发和测试。这种类型的大规模筛选一直是药物开发和测试的关键，但这是它首次应用于患者来源的脊索瘤类器官。

通过筛选，作者确定了几种可能用于脊索瘤治疗的药物靶点和生物途径。他们还指出了个性化方法的重要性，考虑到患者之间以及从同一患者收集的不同肿瘤之间的不同反应。

Soragni说:“我们已经证明，我们开发的患者来源的肿瘤类器官可以使用我们的平台有效地筛选数百种药物，现在包括机器学习方法来研究类器官的生长模式和途径分析，以找到可靶向的生物过程。”在过去的一年里，Soragni博士的实验室已经扩展了其筛选能力，每周能够在肿瘤类器官上生成和测试数百到数千种药物，这要感谢NIH拨款和矫形外科部门的资金。“我们种植和筛选患者来源的肿瘤类器官的自动化兼容方法对罕见癌(Phan等人，2019年)效果很好，现在甚至是生长缓慢的骨肿瘤。我们的工作继续专注于为罕见肿瘤生成个性化模型，这些肿瘤通常缺乏治疗方案，长期目标是在临床中利用这些结果。”

该研究的第一作者是Ahmad Al Shihabi医学博士，加州大学洛杉矶分校Alice Soragni博士实验室的项目科学家，以及Ardalan Davarifar医学博士，Soragni实验室的血液学/肿瘤学临床研究员。其他作者是Huyen Thi Lam Nguyen, Nasrin Tavanaie, Scott D. Nelson, Jane Yanagawa, Noah Federman, Nicholas Bernthal和Alice Soragni，他们都来自加州大学洛杉矶分校，还有Francis Hornicek，前加州大学洛杉矶分校，现为迈阿密大学。

参考:王志强，王志强，王志强，等。用于药物发现研究的个性化脊索瘤类器官。科学的进步．2022; 8 (7): eabl3674。doi:10.1126 / sciadv.abl3674

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