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在1例癌症患者的4个不同病变中建立的结肠癌类器官显示了肿瘤的异质性和对抗癌药物的不同实时反应性
时间:2022-06-23 11:15:33点击量:48次


摘要

由于干细胞研究技术的发展,类器官培养技术已成为下一代体外模型的中心地位。基于实验室的体外模型的重要性已经越来越被认识到在概括体内微环境的组织学和生理条件。因此,该技术的使用也拓宽了对肿瘤内异质性的理解,该异质性与在患者中观察到的不同药物反应密切相关。同样,对单个肿瘤组织内的异质性的研究也引起了广泛的关注。在这里,我们从1例患者的4个肿瘤类器官系中分离出15个单克隆。每个类器官系在基因型和表型上均有不同的变化。此外,我们采用高通量筛选系统的药物检测方法,使我们能够在单个肿瘤内确定抗癌药物的最佳时间框架。我们认为,我们的方法可以有效地揭示药物反应时间点的异质性,以及针对个别患者的最佳治疗策略。

首图.png

 

介绍

结直肠癌CRC是韩国和美国的第二大常见癌症。尽管大肠癌患者的死亡率已经缓慢下降,但大肠癌的死亡率和患病率仍然很高。因此,各种研究机构和医院已经做出了许多努力,以提出更好的治疗策略来改善患者的预后。随着医疗保健系统的进步,最近,类似体内的3维培养系统已成为肿瘤研究和药物发现的有力工具。这一突破性的体内样体外培养系统可与基因组分析、基因编辑以及病理分类和分析一起使用

作者从一名患者的肿瘤样本中收集了四份活检样本,并对每次活检进行了类器官培养。作者还分离了几个单个有机体克隆,以建立更多的单个有机体系。本文在形态、生长速率、体细胞突变和延时药物敏感性方面评估了它们的表型异质性。通过基因型分析,我们观察到突变分布、拷贝数变异CNV和变异等位基因频率VAF的相似性和变异性。

基于图像的高通量筛选HTS系统是新引入的实验方法之一,其优点是可以在短时间内准确处理大量样本并获得直观的时间跟踪数据。许多研究人员已经开始将HTS应用于肿瘤学研究,以提高药物开发的效率。我们使用该系统来证明分离的单个克隆中时间依赖性药物反应的异质性,分析单个患者衍生的类器官系之间的特征多样性,最后筛选药物反应,以及指示细胞生长和增殖的周长变化。

方法与结果

在本研究期间培养的所有类器官系都用人类肠道干细胞HISC培养基进行维持和种群扩张为了解释这项研究的整体流程,我们使用BioRender.com创建了一个示意图(见图一)。手术后拍摄了四个乙状结肠癌组织的图像。CK20CDX2等结肠特异性标志物已在先前的研究中得到证实。(见图一)本文建立单克隆类器官系(见图二)。研究结果进一步显示,全外显子组测序和基因表达(RNAseq)(见图三);药物敏感性测定和每种药物的可变延时效应见图四);生长和形态的表型异质性(见图五)。

(图一)

(图二)

(图三)

(图四)

(图五)

结论

总之,来自单个克隆的结肠癌类器官系也可以保留与亲本组织的整体突变模式,并稳定地建立用于研究肿瘤内异质性。因此,我们热切地研究了已建立的癌症类器官系,以从基因组改变、形态学和增殖变异的角度确认克隆异质性,和药物反应性。尽管基因组改变存在差异,包括癌症驱动基因中的CNVVAFSNV,这些变异的数量并不大,因为所有样本都来自同一患者。除了基因组异质性外,使用强大的HTS系统有效且快速地检测到生长速率和药物反应性的表型异质性。鉴于此,HTS 系统的基因组和表型异质性和优势可以揭示克隆之间普遍存在的多样性,并为肿瘤异质性研究提供多种观点。尽管在转化医学和精准医学方面还需要许多后续研究,但从这项研究中获得的数据令人鼓舞。它们暗示文化中实体的基因型和表型多样性可能比我们预期的要多得多。

文章出自:细胞实验外包   想了解更多请关注:http://www.do-gene.cn/