用于研究抗血管生成治疗耐药性的肺癌类器官模型：机制与应用

《Critical Reviews in Oncology/Hematology》：Lung Cancer Organoid Models for Studying Resistance to Anti-Angiogenic Therapy: Mechanisms and Applications

- 抗血管生成耐药反映了血管和微环境的重塑。- 仅含肿瘤细胞的类器官可模拟肿瘤反应，但不能反映血管功能。- 共培养模型揭示了周围细胞如何塑造肿瘤的适应性变化。- 关于灌注和药物递送的声称，需要直接测量血管功能。- 模型选择应与耐药机制相匹配，而非盲目追求复杂性。**引言**肺癌仍是全球范围内癌症相关死亡的主要原因之一，其显著的病理学和分子异质性导致治疗反应差异较大。血管内皮生长因子通路抑制疗法仍是晚期非小细胞肺癌治疗方案的一部分，尤其常与化疗、靶向治疗或免疫治疗联合使用。尽管这些方案可改善无进展生存期，在某些情况下也可改善总生存期，但获益存在异质性，且常受内在或获得性耐药以及缺乏可靠预测性生物标志物的限制。因此，抗血管生成耐药不能简单地归结为肿瘤内在的药物敏感性。从机制上看，耐药反映了涉及肿瘤细胞、血管系统和肿瘤微环境的系统性适应性变化。代偿性血管生成信号、缺氧相关的可塑性、基质和免疫微环境的重塑，以及替代供血机制，均可驱动治疗逃逸，从而改变血管功能、氧合状态、药物分布、侵袭行为和免疫反应。由于这些机制依赖于不同的生物学变量和观察指标，没有任何单一模型能再现抗血管生成耐药的所有相关组分。患者来源的肺癌类器官在可操作的药物反应研究中能保留患者特异性的肿瘤特征。它们可保留亲代肿瘤的关键病理学和分子特征，并能由手术标本、小活检样本和恶性胸腔积液制备而成。患者来源类器官已被用于研究肿瘤内在反应、表型可塑性以及治疗相关的适应性变化，多项研究报告了类器官药物反应与患者临床结局的一致性。因此，它们在解析耐药中肿瘤细胞组分方面非常有用，但无法重建抗血管生成疗法所靶向的血管和微环境过程。这一局限性对抗血管生成研究尤为关键。仅含肿瘤细胞的类器官缺乏功能性血管系统，无法再现灌注、通透性、依赖灌注的药物递送，以及依赖灌注的氧合和药物暴露梯度。三维结构中由扩散相关的营养和氧气梯度并不等同于依赖灌注的生理过程。当需要测量基质信号、内皮细胞相互作用、灌注、通透性或转运时，可通过成纤维细胞、免疫细胞或内皮细胞共培养、血管化构建以及微流控或灌注工程技术来扩展类器官系统。然而，内皮细胞的加入或形成类血管形态并不等同于实现功能性血管化；关于灌注、通透性、血管正常化或依赖递送的反应的声称，都需要直接的机能性验证。尽管相关领域进展迅速，但文献体系仍然碎片化：抗血管生成耐药的综述侧重于分子机制和药物治疗策略，肺癌类器官的综述聚焦于肿瘤建模和精准肿瘤学，而血管化类器官或器官芯片的综述则关注工程化架构设计。尚未解决的问题是：如何将每种耐药机制与必须测量的生物学变量相匹配，确定所需的最低模型能力，以及明确支持各项声称所需的观察指标。模型复杂性的提升并不必然增强证据强度；结构性血管化不等同于血管功能，短期药物反应也不等同于获得性抗血管生成耐药。在本综述中，我们构建了一个基于机制匹配的框架，用于在抗血管生成耐药研究中选择和解读肺癌类器官模型。我们考察了各类耐药机制，比较了传统模型，并评估了患者来源类器官如何根据所研究的变量，通过肿瘤微环境整合、血管化构建以及微流控或灌注工程技术进行拓展。我们强调了机能性验证、标准化、临床转化，以及急性反应模型与纵向获得性耐药模型之间的差距。本文是一篇叙述性批判性综述，代表性证据按机制相关性、肺癌相关性、模型能力以及声称特定局限性进行综合分析，而非穷尽式罗列。**各章节摘要****抗血管生成治疗在肺癌中的概念演变与耐药机制**抗血管生成疗法靶向支持肿瘤血管生成的信号通路，但其在肺癌中的获益存在异质性，且受内在和获得性耐药的限制。因此，概念框架已从以血管内皮生长因子为中心的传统视角，扩展至涵盖血管正常化、适应性通路代偿、缺氧驱动的可塑性、微环境重塑以及替代供血机制。**抗血管生成耐药实验模型的演变与局限性**肺癌的临床前建模涵盖了简化的体外系统、离体组织和体内模型。二维培养支持机制研究和高通量筛选；球体模型增加了三维组织结构和扩散限制梯度；移植组织和精密切片保留了天然多细胞架构，适用于短期研究。小鼠肿瘤模型和患者来源异种移植模型则提供了组织层面或整体层面的研究平台。**基于类器官的抗血管生成耐药模型**基于表3中的分层框架，本文将肿瘤类器官视为一个核心的患者来源三维模型，可根据所研究的耐药机制，通过生物学和工程化特征的添加进行拓展。仅含肿瘤细胞的类器官可研究肿瘤内在反应；定义明确的共培养体系可增加基质、免疫或内皮细胞的相互作用；血管化构建可增加结构性血管特征，并在适当验证时可赋予功能性血管特性。**基于机制匹配的模型选择与机能性验证**模型选择应从耐药机制和必须测量的生物学变量出发，继而确定检验该变量所需的最低模型能力集合。肿瘤内在可塑性可在仅含肿瘤细胞的类器官中通过存活、侵袭、上皮-间质转化或转录组观察指标进行研究；而基质或免疫逃逸机制则需要共培养体系，以便直接操控相关的微环境组分。**局限性与未来展望**主要局限之一是，能够直接模拟抗血管生成持续治疗期间获得性耐药过程的肺癌特异性系统仍然匮乏。现有的多细胞和血管化模型已捕捉到重要组分，包括贝伐珠单抗相关的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂耐药变化、上皮-间质转化相关表型、贝伐珠单抗的结构性与表型性反应，以及长达60小时的类器官-内皮细胞血管生成定量反应。**批判性观点**我们认为，基于类器官的抗血管生成耐药研究面临的核心挑战，并非缺乏日益复杂的平台，而在于将平台复杂性等同于生物学相关性或证据强度的风险。抗血管生成耐药是一个机制依赖的系统性过程，没有任何单一模型能同时再现所有肿瘤内在、基质、免疫、血管和结构决定因素。因此，模型的选择应...**致谢**本工作得到了国家自然科学基金（编号：82260985）、江西省自然科学基金（编号：20242BAB25572）以及赣州市科技项目（编号：2022DSYS9969）的支持。**利益冲突声明**作者声明，不存在已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报道工作的客观性。林航峰隶属于赣南医科大学第一临床医学院临床医学研究中心和赣南医科大学药学院。在本手稿中，他负责了方法学设计、数据整理和初稿撰写。林航峰｜王可可｜陈浩｜谭桂飞｜朱俊尧｜刘海｜杨建琼