小鼠肺癌类器官模型的建立及其在药物筛选中的应用研究

为解决肺癌高度异质性导致的治疗难题，研究人员通过基因工程小鼠模型构建了保留原发肿瘤特征的肺癌类器官(LCOs)，证实其可用于高通量药物筛选，为个体化治疗提供了新工具。该研究简化了培养基配方，建立了系统化操作流程，并验证了类器官对KRAS/Lkb1突变肺癌的药物敏感性差异。

　　

肺癌作为全球癌症相关死亡的首要原因，其治疗面临巨大挑战。非小细胞肺癌(NSCLC)占肺癌病例的85%，其中KRAS突变是最常见的驱动突变之一，尤其是KRAS-G12D突变具有独特的临床和免疫特征。然而，现有研究模型如二维(2D)细胞系无法保留肿瘤异质性，患者来源异种移植模型(PDX)又存在成本高、耗时长等问题。针对这些瓶颈，研究人员开展了一项突破性研究。

中国医学科学院的研究团队利用Kras^LSL-G12D/+
;Lkb1^FL/FL
基因工程小鼠模型(GEMM)，成功构建了能自发形成肺癌的小鼠模型，并从中建立了保留原发肿瘤特征的肺癌类器官(LCOs)。这项发表在《Biological Procedures Online》的研究，通过优化培养基配方（仅添加EGF、FGF等必需因子），建立了从样本处理到药物筛选的全流程标准化方案。研究采用组织消化、三维培养等关键技术，结合免疫组化(IHC)和高内涵成像系统验证类器官特性，最终筛选出三萜内酯等潜在治疗药物。

Establishment of a mouse lung cancer organoid model

研究团队通过Ad-Cre腺病毒感染诱导小鼠肺部肿瘤形成，经10周培养后分离肿瘤组织。采用胶原酶I消化法获得细胞团块，在含Matrigel的三维培养体系中，成功培育出具有典型"外壳-空泡"结构的类器官。类器官直径在第8天后呈指数增长，可稳定传代超过3个月，PCR验证显示其保留了KRAS-G12D突变特征。

Lung cancer organoids preserve the histological structure and stem-like characteristics of parental tumors

H&E染色和免疫组化证实，类器官与其亲本肿瘤同样表达甲状腺转录因子1(TTF-1)、全细胞角蛋白(pan-CK)等肺腺癌标志物，80%呈现腺癌特征，20%存在鳞状分化。免疫荧光显示CD133⁺
/ALDH1A1⁺
癌症干细胞(CSCs)主要分布于类器官表面，解释了其长期增殖能力。

Lung cancer organoids as a model for drug screening

在24种药物筛选中，高三尖杉酯碱和雷帕霉素显示出最强抑制作用。通过测量周长、面积等参数，发现药物作用机制存在差异：部分药物抑制生长（保持周长但减少面积），部分直接杀伤细胞（同时减少两者）。与临床常用顺铂相比，类器官对紫杉醇更敏感，这可能与KRAS-G12D突变导致的耐药性相关。

该研究建立的类器官模型仅需1个月即可完成构建，成本仅为PDX模型的1/3，且能长期维持肿瘤异质性。研究者特别指出，这种模型未来可通过基因编辑研究特定基因功能，或通过原位注射构建更均一的动物模型。在转化医学方面，筛选出的候选药物为KRAS/Lkb1共突变肺癌——这类目前缺乏有效靶向治疗的难治型癌症提供了新的治疗方向。值得注意的是，类器官中观察到的 cisplatin 耐药现象，提示临床治疗KRAS-G12D突变肺癌时可能需要调整化疗方案。这项研究不仅为肺癌机制研究提供了理想工具，其简化的培养体系更为其他癌种类器官建立提供了技术参考。