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人源肿瘤类器官模型

 
人源肿瘤类器官模型

一·类器官

类器官(Organoid)是近年突破发展的一种体外3D组织培养技术,可以在体外高成功率、快速的培养人的组织细胞,形成保留原器官组织结构和生物信息的“微组织”,在个性化治疗和再生医学领域有广泛的应用前景。肿瘤类器官培养技术,通过在体外建立类似体内的微环境,把患者肿瘤组织分离的肿瘤细胞在体外实现3D培养,形成微型肿瘤模型。利用该模型帮助肿瘤患者个性化的测试多种药物的敏感性,实现个性化的精准医疗。


 
自由容器
肿瘤患者
手术或活检获取的新鲜组织
肿瘤类器官
 
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科途医学已经成功研发了包括肺癌、乳腺癌、胃癌、结肠癌和食管癌等中国高发肿瘤类型的个性化医疗服务产品。针对每一种肿瘤的疾病发展进程和治疗方案,设计了服务于新辅助化疗和术后辅助化疗的服务方案。

从患者手术或者活检中获取肿瘤组织标本,进行肿瘤类型特异性的类器官培养,快速实现组织培养和扩增,然后开展临床常用药物和药物组合的药物敏感性测试,在最短的时间内,为患者提供敏感药物的遴选服务。


五种中国高发肿瘤类器官细胞培养后倒置显微镜下明场照片:

 
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* 以上类器官照片均来自科途医学实际案例

 
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二·类器官模型与原肿瘤组织对比

人源肿瘤类器官(PDO)模型和对应组织具有同样的STR图谱,并且具有丰富的个体多样性,证明建立的PDO模型来源于特定的患者组织。

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X: organoids derived from patients


类器官模型可以保留一定的肿瘤组织病理信息。体外3D培养的类器官中的肿瘤细胞,形成紧实的带腔球形结构,H&E 染色显示,类器官模型形成的上皮样结构和原发肿瘤的组织形态高度一致。在肿瘤发生过程中,部分患者会获得致癌基因突变,这些突变只存在于肿瘤细胞而正常细胞没有,例如肺癌EGFRL858R突变。通过AMRS PCR技术检测EGFRL858R突变,分别检测肺癌组织和从其建立的类器官中抽提的基因组DNA,发现从肺癌肿瘤组织和类器官模型,均可以检测到对应的EGFRL858R突变。从分子标志物水平,证明了细胞模型和肿瘤组织的一致性。

 
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(1). van de Wetering et al., 2015, Cell 161, 933–945

类器官模型和配对来源的原发肿瘤都进行H&E染色,发现类器官模型形成的腔体结构,具有个体和肿瘤特异性的组织结构,和原发肿瘤的腔体结构一致。


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从A549细胞系(EGFR野生型)、NCI-H1975细胞系(EGFRL858R突变),KOLU-018(肺癌肿瘤组织)、KOLU-018X(从KOLU-018肿瘤组织培养的类器官)、KOLU-025 (肺癌肿瘤组织)和KOLU-025X(从KOLU-025肿瘤组织培养的类器官)抽提基因组DNA。用AMRS 荧光定量PCR技术,检测EGFRL858R突变,发现肿瘤组织和从肿瘤组织培养的类器官,均可检测到EGFRL858R基因突变。

 
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类器官与其对应的肿瘤组织组织结构非常类似:HE染色图片显示类器官很好的保留了肿瘤上皮样组织结构,且类器官细胞的ER/PR/HER2 指标与原肿瘤组织相应的指标非常一致。


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Sachs et al., 2018, Cell 172, 114  


肿瘤类器官的遗传突变图谱与原肿瘤组织保持高度一致(吻合度高达96%)

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肿瘤类器官中最常见的发生基因突变和/或发生拷贝数变化的基因热图(Heatmap)


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维恩图(Venn Diagram) 显示肿瘤类器官的遗传突变图谱与原肿瘤组织重叠度达到96%

Vlachogiannis et al., Science 359, 920–926 (2018)