新发现|科学家成功构建胃癌类器官生物样本库

　　

类器官是人体干细胞在三维环境下培养所产生的组织，几乎所有上皮及神经等细胞均可以培养成类器官。这些类器官可以作为人体健康和疾病的良好研究模型，对新药研发、肿瘤精准治疗等都有重要应用价值。

图1. 胃癌类器官（上）及正常胃类器官（下）在光镜下的形态。
（图片来自Gut杂志）

早在几年前，其他研究者已经成功培养出胃及胃癌类器官。来自德国的科学家进一步深入研究，构建了目前已知数量最大的胃癌类器官生物样本库，同时对胃癌类器官的基因组变异、分子分型、化疗敏感性、靶向治疗敏感性等进行了深入探讨。这一研究发表在消化病方向顶级杂志《Gut》上。

这一研究共构建了20例胃癌类器官，研究者选出其中四例进行深入探索。这四例类器官无一例外均能够稳定传代1年以上，说明了类器官模型的稳定性。把这些类器官移植到免疫缺陷鼠体内，能够形成异种移植瘤；奇特的是，异种移植瘤的生长速度与类器官的生长速度一致，表明胃癌类器官可以很好的模拟胃癌的生物学行为。

这四例胃癌类器官不仅组织形态各异，在基因组变异方面也明显不同。全基因组测序发现，两例类器官为微卫星不稳定型（MSI），类器官的总基因突变数量较其他亚型显著升高，同时错配修复基因发生失活突变（MLH1、MSH6）；一例为染色体不稳定型（CIN），发生TP53突变和ERBB2基因扩增；最后一例为基因组稳定型（GS），存在CDKN2A缺失和ARID1A突变。

利用全基因组测序所得的基因突变及药物靶点信息，研究者尝试对类器官进行靶点指导下的“精准”治疗。研究者发现，ERBB2扩增的类器官对抗ERBB2抗体曲妥珠单抗反应良好；c-KIT基因突变的类器官对伊马替尼较为敏感；CDKN2A缺失的类器官则对靶向细胞周期的CDK4/6抑制剂palbociclib显著耐药。这些实验表明胃癌类器官可以用于靶点指导下的靶向治疗。

 
图2.两例胃癌类器官及原始肿瘤HER2染色。
（图片来自Gut杂志）

这项研究不仅建立了人胃癌类器官，作者还利用小鼠正常胃上皮类器官来建立胃癌模型。根据不同胃癌分子亚型的致病基因特点，研究者分别把小鼠正常胃类器官的TP53/KRAS、CDH1/APC进行突变，这些基因组合分别位于CIN型胃癌和GS型胃癌中突变率最高基因行列。结果研究者成功在体外建立小鼠胃癌模型。基因突变后的类器官形态发生明显改变，由单层囊状变成多层或者呈实心球状；类器官对干细胞因子的依赖程度显著减低；不仅如此，类器官的克隆形成能力也显著增强。这些类器官都显示出肿瘤细胞的特征。尽管作者没能建立完全的小鼠肿瘤类器官，但也可以理解其中的原因，毕竟这些类器官还需要时间去积累新的突变和经历自然选择。

总结起来，这一研究无疑是胃癌类器官的核心研究，不仅构建了大样本胃癌类器官生物样本库，还把胃癌类器官进行基于TCGA的分子分型研究，并证实利用胃癌类器官可以试验靶点指导下的靶向治疗。

与此同时，作者利用基因操纵技术往正常类器官中导入突变，初步建立了人工胃癌类器官模型。这项研究对于我们认识胃癌的发病机理、促进胃癌的新药研发和靶向治疗等具有重要的价值。
(作者：欧玛干细胞)

参考文献：
Seidlitz T, Merker SR, Rothe A，et al. Human gastric cancer modelling using organoids[J]. Gut. 2018, 0:1–11. doi:10.1136/gutjnl-2017-314549.