口腔癌类器官形态分型揭示预后及治疗新策略

本文通过对患者来源的口腔癌类器官（PDOs）进行研究，将其分为正常样、致密型和葡萄样三种形态亚型。研究发现这些亚型与基因突变、肿瘤突变负荷（TMB）等显著相关，还探索了治疗策略，为口腔癌精准治疗提供了新方向。

　　

一、研究背景

口腔癌是一种侵袭性恶性肿瘤，其中口腔鳞状细胞癌（OSCC）最为常见。OSCC 具有局部复发率高的特点，晚期 5 年生存率仅为 23% - 30%。由于口腔癌突变率低、缺乏分子亚型且治疗靶点有限，目前治疗手段主要依赖手术切除，对于高复发风险患者，有效治疗方案也十分有限。同时，口腔癌发病率较低且具有高度异质性，难以通过大规模临床试验筛选抗癌药物，这也给口腔癌的研究带来了诸多挑战。

患者来源的类器官（PDOs）作为一种新型研究模型，能够较好地模拟肿瘤的组织架构、遗传特征和治疗反应，在多种癌症研究中发挥了重要作用。基于类器官在疾病建模、药物筛选等方面的优势，研究人员推测可以通过对口腔癌类器官形态的分类来划分分子亚型，并提出相应的治疗策略。

二、研究方法

1. 建立口腔癌类器官库：研究人员根据先前研究中乙状结肠类器官的培养方案，对培养条件和生长培养基进行优化，成功建立了包含 76 个癌类器官和 81 个正常类器官的口腔正常和癌类器官库。这些类器官来源于多种口腔癌类型，包括原发性和转移性 OSCC、黏液表皮样癌等。在培养过程中，研究人员通过严格控制传代周期在 7 - 10 天，并优化培养基成分，解决了正常口腔类器官角化区域难以解离和长期培养的问题。

2. 类器官形态分类与预后分析：当类器官增殖达到稳定阶段后，研究人员观察到癌类器官呈现出正常样、致密型和葡萄样三种不同形态。通过对 68 个 OSCC 类器官样本进行详细的组织学分析，将其分类到相应的形态亚型中。进一步研究发现，不同形态亚型的类器官在细胞密度、生长速率以及患者预后方面存在显著差异。其中，致密型和葡萄样类器官的患者复发风险更高，无复发生存率更低。

3. 形态评分系统的建立：为了更准确地对类器官形态进行分类，研究人员开发了一种基于图像的形态评分算法。该算法利用形状相关参数，通过对 68 个类器官图像的训练，最终确定了基于圆形度和紧实度的形态评分模型。经验证，该模型对葡萄样亚型的分类准确性最高，虽然对致密型亚型的分类存在一定挑战，但整体准确性达到了 0.82。

4. 基因组和转录组特征分析：对分类后的 OSCC 类器官进行全外显子测序，分析其基因突变情况。结果显示，平均每个类器官有 73.5 个突变，涉及 3122 个基因。其中，TP53 突变最为常见，且在致密型和葡萄样类器官中的突变频率显著高于正常样类器官。同时，致密型和葡萄样类器官的肿瘤突变负荷（TMB）也明显增加。此外，通过对类器官进行批量 RNA 测序（RNA - seq），发现不同形态亚型的类器官在转录水平上存在明显差异，且这些差异与患者的临床预后相关。

5. 探索潜在的抗癌药物：为了评估针对口腔癌中失调信号通路的抑制剂的治疗潜力，研究人员在类器官模型中评估了 14 种化合物的疗效。这些化合物包括 10 种靶向抑制剂和 4 种一线化疗药物。研究发现，不同形态亚型的类器官对药物的敏感性存在差异，例如致密型类器官对大多数靶向疗法具有抗性。针对这一现象，研究人员进一步探索了联合治疗策略，发现 BAY1895344 与顺铂联合使用时，在所有亚型中都表现出强烈的协同作用，尤其对致密型类器官效果显著。

三、研究结果

1. 类器官库的成功建立：研究人员成功建立了能够忠实再现原始肿瘤组织学特征的口腔正常和癌类器官平台。该平台涵盖了多种口腔癌类型的类器官，且大多数类器官在冷冻保存后仍能成功复苏并在 7 - 10 天内达到可传代状态，为后续研究提供了可靠的模型。

2. 形态分型与预后的关联：通过对类器官形态的分类和分析，发现不同形态亚型与患者预后密切相关。尽管类器官形态与肿瘤进展的临床因素（如 TNM 分期或分化程度）无关，但致密型和葡萄样类器官的患者复发风险更高，这表明类器官形态有望作为口腔癌预后的预测指标。

3. 形态评分系统的有效性：建立的形态评分系统能够较为准确地对类器官形态进行分类，为进一步研究类器官形态与分子特征之间的关系提供了有力工具。虽然该模型在分类致密型亚型时存在一定局限性，但整体准确性较高，具有一定的应用价值。

4. 基因组和转录组特征的差异：不同形态亚型的类器官在基因突变和转录水平上存在显著差异。TP53 突变在致密型和葡萄样类器官中频繁出现，而正常样类器官中未检测到。转录组分析显示，不同亚型的类器官在基因表达谱和生物学过程富集方面存在差异，这些差异反映了它们在生物学功能上的不同，也为口腔癌的分子分型提供了依据。

5. 药物敏感性与联合治疗的潜力：研究发现不同形态亚型的类器官对不同药物的敏感性不同，致密型类器官对多种靶向疗法具有抗性。而 BAY1895344 与顺铂联合治疗在所有亚型中都表现出协同作用，尤其对致密型类器官效果显著，这为口腔癌的治疗提供了新的策略和方向。

四、研究讨论

1. 类器官形态分型的意义：本研究通过建立大规模的口腔癌类器官库，对类器官形态进行系统分类，并结合多组学和临床数据，揭示了类器官形态与分子生物学特征以及临床预后之间的紧密联系。研究发现的三种形态亚型，为口腔癌的研究和治疗提供了新的视角。其中，TP53 突变是区分正常样与致密型、葡萄样形态的关键因素，这与其他癌症研究中的发现一致。

2. 类器官模型在个性化治疗中的潜力：类器官模型在个性化治疗中具有重要潜力，目前已有多项基于类器官的临床试验正在开展。本研究通过评估 14 种治疗药物在类器官模型中的反应，探索了个性化治疗策略。结果表明，BAY1895344 与顺铂联合治疗对致密型类器官具有显著的协同作用，为治疗预后较差且对单一靶向抗癌药物治疗耐药的患者提供了新的选择。

3. 研究的局限性与展望：尽管本研究取得了重要成果，但仍存在一些局限性。例如，由于口腔癌的高度异质性和缺乏主要驱动突变，需要更大的样本量来进一步验证研究结果的统计学意义。此外，虽然研究发现了类器官形态与突变和转录组特征之间的相关性，但具体的分子机制尚待进一步研究。未来的研究可以考虑纳入肿瘤微环境成分，以更好地模拟体内生理环境，为口腔癌的精准治疗提供更坚实的基础。

五、研究结论

本研究通过对口腔癌类器官的深入研究，建立了基于类器官形态的口腔癌分类系统。该系统将口腔癌类器官分为正常样、致密型和葡萄样三种形态亚型，这些亚型与基因突变、转录组特征以及患者预后密切相关。同时，研究还探索了针对不同形态亚型的潜在治疗策略，为口腔癌的精准治疗提供了新的思路和方法。尽管研究存在一定局限性，但为未来口腔癌的研究和治疗开辟了新的方向，有望进一步推动口腔癌治疗领域的发展。