肿瘤类器官(tumor organoids)是一种新兴的前临床模型,因其高建模成功率、稳定性和能够在体内外复制原始肿瘤细胞的关键生物特征而备受关注。类器官模型在探索肿瘤分子机制、发现潜在抗肿瘤药物以及预测临床药物效果方面具有不可替代的价值。近年来,随着对干细胞微环境和其维持的关键调控因子的深入了解,具有自我组织和自我更新能力的类器官得到了成功开发。
类器官文化技术的发展源于2009年Sato等人首次使用LGR5+小肠干细胞建立了隐窝-绒毛类器官,这一技术彻底改变了传统的培养方法,通过加入微环境因子并将细胞嵌入富含层粘连蛋白的基质中,实现了长时间扩展的类器官培养。随后,在2011年,Sato等人扩展了他们的培养策略,成功培养出具有高增殖率和不规则致密结构的肿瘤类器官。这一突破为从各种肿瘤样本中生成类器官铺平了道路,开启了癌症研究的新途径。
目前,类器官的构建主要有两种方法:直接从患者的肿瘤样本中培养细胞,或通过引入肿瘤相关突变到健康组织来源的类器官中。前者能够更实用地代表患者特定的肿瘤特征,而后者在研究肿瘤发展方面具有更高效的优势。类器官生物库的建立使研究人员能够从多个层面解析肿瘤的特征和异质性,为肿瘤学研究提供了重要的资源。此外,类器官在药物筛选方面也显示出巨大的潜力。
近日,山东大学基础医学院胡慧丽团队在Cancer Letters发表了题为Establishment of Advanced Tumor Organoids with Emerging Innovative Technologies的综述性文章。该文章总结了利用类器官系统进行新型抗癌药物筛选的最新进展,并指出增强高级类器官发展应用于下一代疾病建模是非常有希望的。
图示描述:
1) 研究展示了肿瘤类器官的构建和发展过程。详细列出了通过直接培养患者肿瘤样本细胞或引入基因突变至健康细胞所获得的各种肿瘤类器官。该文章以时间线的形式展示了类器官建模技术的发展历程,从早期的模型构建,到类器官与相应肿瘤组织在体内外的一致性评估,最后应用于药物筛选和解析肿瘤发生和进展的机制。表明,随着类器官培养技术的不断成熟,其应用范围也在不断扩大。
2) 研究讨论了下一代肿瘤类器官的特点。强调了多学科知识的融合对类器官复杂构建的重要性,并指出未来的类器官发展趋势将朝着更高通量和更高精度的方向发展。此外,随着类器官多组学数据(包括基因组、转录组、表观基因组和图像数据)的爆炸性增长,亟需更智能的解决方案来有效整合和管理这些多样化的信息。表明,未来类器官的研究将依赖于更广泛的跨学科合作,推动类器官技术的进一步提升。
全文总结:
该文章讨论了肿瘤类器官的建立,比较了培养系统,并讨论了在未来临床应用中引入创新技术以应对先进类器官挑战的逐渐需求。类器官在药物筛选、肿瘤分子机制研究和临床治疗反应预测方面显示出巨大的潜力,有望成为个性化医疗的重要工具。
参考文献:
Mao, Yunuo, and Huili Hu. “Establishment of Advanced Tumor Organoids with Emerging Innovative Technologies.” Cancer letters, 217122. 17 Jul. 2024, doi:10.1016/j.canlet.2024.217122.
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