2023 年是类器官被 Science 评为年度十大技术的第十年。10 年间类器官发展迅猛,不断揭开生命科学新的奥秘,推动生物医学领域发展。自 2021 年类器官被列入十四五国家重点研发计划以后,类器官便成为了国自然热点,进入发展红利期,中标项目逐年攀升。而肺癌类器官正在为药物开发和精准治疗提供大量支持。

IF 28.5 类器官肿瘤综述

去年国内学者发表了一篇高分综述「Tumor organoids: applications in cancer modeling and potentials in precision medicine」对肿瘤类器官模型的构建进行解读[1]。

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异质性是癌症最为突出的特点,与其转移、复发息息相关。肺类器官作为个体化特征的肿瘤模型,是癌症尤其是肺癌进行个体化治疗的关键。其中使用类器官和免疫细胞的共培养方式大有潜力,细胞因子作为肿瘤类器官的培养的重要成分,在类器官培养与抗癌的免疫反应构建中,都起到关键性作用[1]。

如此重要的肺癌类器官如何建立?细胞因子具体发挥怎样的作用?该如何应用?本文带你解决以上问题,入门肺癌类器官培养。

带你三步建立肺癌类器官

01、建立肺癌类器官需要考虑多种信号通路

如激活 Wnt/β-catenin 通路可维持干细胞的干性,而激活 TGF-β/Smad 通路则促进干细胞分化。P38 MAPK 信号通路可促进细胞死亡,同样 ROCK 信号通路也会造成细胞收缩、膜裂解、核分裂以及凋亡细胞破碎成凋亡体。因此在肺类器官构建过程会加入相应的激动剂或拮抗剂。如 Wna3A 增强 Wnt/β-catenin 通路,Noggin 抑制 BMP,抑制细胞分化。SB202190 通过抑制 p38 MAPK 通路抑制细胞死亡(见图 1)。

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图 1 肺癌类器官培养中 4 大重要信号通路

02、优化肺类器官需掌握相关细胞因子

Noggin 作为骨形态发生蛋白(BMPs)的抑制剂,促进 Wnt/β-catenin 信号传导,维持干细胞干性及其增殖,常用于肺类器官的培养。成纤维细胞因子家族 FGF 及其受体控制细胞的基本过程,如存活、增殖、分化、器官形成和新陈代谢。在肺类器官培养中会使用 FGF2、FGF4、FGF7和FGF10,FGF7和FGF10 主要用于诱导器官组织分枝和促进向远端肺系分化。而 FGF2 和 FGF4 则用于维持肺干细胞的干性和保持器官组织的存活。EGF 属于生长因子家族,能促进许多组织的增殖。肝细胞生长因子(HGF)主要添加在肠道和肝脏类器官培养基中,也用于肺类器官培养(见表 1)。

表 1 应用于肺癌类器官培养的细胞因子各自功能

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不同细胞因子在肺类器官培养过程中使用的浓度不一样。在大多数研究中,包括来自结肠癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌等类器官,EGF 的浓度都是 50ng/mL,但在乳腺癌类器官培养中,EGF 浓度超过 5 ng/mL 会导致器官组织通过 BME 逐渐下沉并失去三维组织。因此,根据类器官类型调节 EGF 的浓度值得关注。以下是不同浓度的细胞因子,曾经在肺癌类器官培养研究中的应用(见表 2)

表 2 不同浓度的细胞因子用于在肺癌类器官培养研究

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*:自制条件培养基;—:未使用;浓度单位:g/mL

03、领取肺癌类器官开学礼包

在了解了肺癌类器官信号通路和细胞因子的作用后,你是否也跃跃欲试,想完善属于自己的肺癌类器官培养课题?恰逢科研人开学季,义翘神州细胞因子产品低至 199,各类细胞因子满足不同实验需求,为你的类器官课题保驾护航!

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内容策划:王丹琦
内容审核:周育红

题图来源:图虫创意

参考文献

[1]. Xu H, Jiao D, Liu A, Wu K. Tumor organoids: applications in cancer modeling and potentials in precision medicine. J Hematol Oncol. 2022 May 12;15(1):58. doi: 10.1186/s13045-022-01278-4. PMID: 35551634; PMCID: PMC9103066.