《Cellular Oncology》：Organoid-based drug screening identifies homoharringtonine as a therapeutic agent for anaplastic thyroid cancer via TFEB-mediated lysosomal dysfunction
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本研究针对甲状腺未分化癌(ATC)缺乏有效治疗方案的临床难题，通过患者来源类器官(PDO)模型进行药物筛选，发现高三尖杉酯碱(HHT)能够通过PI3K-AKT-mTOR通路调控TFEB磷酸化，抑制溶酶体生物合成，阻断自噬流，从而显著抑制ATC生长。该研究为ATC治疗提供了新的候选药物和作用机制。
甲状腺未分化癌(Anaplastic Thyroid Cancer, ATC)是一种罕见但极具侵袭性的恶性肿瘤，尽管占所有甲状腺癌病例不足2%，却导致了大量甲状腺癌相关死亡。患者确诊后中位生存期仅3-5个月，现有治疗方案效果有限，迫切需要开发新的治疗策略。传统药物筛选多依赖于长期培养的癌细胞系，但这些模型存在遗传漂变等问题，难以真实反映肿瘤异质性，导致转化研究成功率低。
在这一背景下，患者来源类器官(Patient-Derived Organoids, PDO)技术为癌症研究带来了革命性突破。这类三维培养模型能够更好地保留原始肿瘤的组织结构、分子特征和异质性，已成为预测临床治疗反应的有力工具。然而，ATC类器官模型的建立及其在药物筛选中的应用尚未得到充分探索。
发表在《Cellular Oncology》上的这项研究，成功建立了ATC患者来源类器官模型，并利用这一先进平台进行大规模药物筛选，发现了老药新用的潜力候选药物——高三尖杉酯碱(Homoharringtonine, HHT)，并深入揭示了其通过调控溶酶体自噬通路抑制ATC生长的新颖机制。
研究人员主要采用了以下几项关键技术方法：首先成功建立并鉴定了ATC患者来源类器官(PDO)模型，确保其病理学保真度；随后利用包含248种干细胞分化化合物的药物库进行高通量筛选；通过RNA测序和基因集富集分析(GSEA)探索HHT的作用机制；运用CB-DOCK2进行结构基分子对接预测药物靶点；建立PDOX（患者来源类器官异种移植）模型验证体内疗效；并通过蛋白质印迹、免疫荧光、核质分离等技术验证信号通路。
ATC PDO-based drug screening identified HHT as a therapeutic agent
研究团队首先成功建立了长期稳定的ATC类器官培养体系，经H&E染色和免疫荧光验证，这些类器官良好保留了亲代肿瘤的组织学特征和甲状腺特异性标志物表达。
对248种干细胞分化化合物进行筛选后，发现13种化合物对ATC类器官生长的抑制率超过50%，其中HHT以85.5%的最高抑制率脱颖而出。剂量依赖性实验显示HHT对三种不同患者来源的ATC类器官均表现出纳摩尔级别的半数抑制浓度(IC50为61.7-94.7nM)，而对正常甲状腺类器官的毒性较低(IC50=916.6nM)。在PDOX模型中，HHT治疗显著抑制了肿瘤生长，治疗35天后实验组肿瘤体积明显小于对照组，且未引起小鼠体重下降或主要器官损伤。
HHT block lysosomal autophagy via regulation of TFEB in ATC
机制研究发现，HHT处理24小时后产生了6744个差异表达基因，基因集富集分析显示溶酶体通路基因集是显著负向富集的信号之一。qRT-PCR和蛋白质印迹验证HHT显著降低了关键溶酶体/自噬相关标志物的表达。溶酶体探针染色显示HHT处理的类器官中溶酶体数量减少、pH值升高，表明溶酶体生物合成受到抑制。
透射电镜观察到HHT处理后未融合的自噬体积累，LC3B-II和p62蛋白水平增加，而溶酶体抑制剂Bafilomycin A1处理未能进一步增加LC3B-II，证实自噬流受阻。进一步研究发现HHT促进了TFEB在Ser211位点的磷酸化，但不改变总TFEB蛋白水平。核质分离实验和免疫荧光显示HHT处理使TFEB主要滞留于胞质，而对照组TFEB主要定位于细胞核。
分子对接显示HHT与PI3K p110-α亚基(PDB ID: 3HHM)具有高结合亲和力(结合能为-8.33kcal/mol)。机制上，HHT促进了PI3K p110亚基及其下游效应因子AKT在Ser473位点的磷酸化，进而激活mTOR。使用mTOR抑制剂雷帕霉素(0.1μM)预处理可抑制HHT诱导的TFEB磷酸化。Calcein-AM/PI染色和细胞活力测定一致表明雷帕霉素预处理减轻了HHT诱导的类器官细胞毒性，支持mTOR激活在介导HHT诱导细胞死亡中的作用。
研究结论与意义
本研究首次利用ATC患者来源类器官模型进行药物筛选，发现HHT作为一种已获批用于血液肿瘤治疗的药物，在ATC治疗中展现出显著疗效。其作用机制不同于传统的蛋白翻译抑制，而是通过特异性结合PI3K p110亚基，激活PI3K-AKT-mTOR通路，促进TFEB磷酸化并滞留于胞质，从而抑制溶酶体生物合成，阻断自噬流，最终诱导ATC细胞死亡。
这一发现具有多重意义：首先，证实了类器官模型在罕见癌症药物开发中的实用价值；其次，为HHT的老药新用提供了理论依据，尤其针对缺乏有效治疗方案的ATC患者；第三，揭示了过度激活PI3K-AKT-mTOR通路诱导癌细胞死亡的新现象，挑战了该通路仅促进肿瘤生长的传统认知；第四，提出了通过破坏溶酶体功能诱导自噬性细胞死亡的治疗新策略。
尽管研究存在样本量有限、缺乏基因编辑验证等局限性，但多层次的实验证据共同支持了HHT通过PI3K-mTOR-TFEB轴发挥抗ATC作用的结论。这一发现为ATC治疗提供了新的候选药物和作用靶点，展现了良好的临床转化前景。
