肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，传统的二维（2D）细胞培养技术在研究肺癌的发生、发展和治疗中有一定的局限性。二维培养无法有效维持原代肿瘤细胞的长期增殖和分化能力，尤其是那些具有特定基因突变的肿瘤细胞（如Kras突变、EGFR突变等）。为克服这些限制，研究人员开发了三维（3D）空气-液体界面（ALI）培养系统，用于正常和癌变肺类器官的培养。
三维ALI培养系统通过模拟体内微环境，提供了更真实的肿瘤模型，使研究人员能够在体外高效培养和扩增癌变肺肿瘤细胞。这种技术不仅再现了体内病理生理结构和功能，还能更准确地模拟基因表达，适用于癌症模型、药物筛选和基因功能研究。
发表在Methods in molecular biology期刊，题为Using 3-Dimensional Cultures to Propagate Genetically Modified Lung Organoids的文章详细介绍了使用三维ALI培养系统扩增遗传修饰的肺类器官的实验方法，包括两部分：第一部分描述了如何通过病毒转导肺上皮细胞，生成遗传修饰的肺类器官；第二部分描述了如何从基因工程小鼠模型中分离肿瘤细胞，建立用于药物筛选的类器官细胞系。通过这两种方法，研究人员能够研究肺癌的起源、进展及治疗方法，为肺癌研究提供了重要平台。
图示描述：
1) 首先，图1展示了通过病毒转导生成遗传修饰肺类器官的过程。图1A展示了通过病毒感染和三维培养生成遗传修饰肺类器官的示意图。研究从流式细胞术或解离的原代类器官培养物中获取细胞悬液，将细胞悬液分装到每种病毒的试管中，包括对照或假感染的细胞。通过脉冲旋转将细胞沉淀，加入培养基和病毒悬液后，在37°C、5% CO2条件下孵育1-2小时。随后，将细胞彻底洗涤并与基质支持细胞混合，加入Matrigel中，置于24孔Transwell插入物中培养，并通过下游分析验证遗传修饰情况。
图1B展示了感染和三维培养生成的肺类器官的示例图像。使用Ad-GFP或Ad-FlpO病毒感染从气管或远端肺分离的Sca1+/EpCAM+/CD31-/CD45-细胞，允许其生长2周。随后，通过Dispase和胰蛋白酶消化这些类器官，并进一步感染Ad-Cre病毒。图1C展示了基于模型和使用的病毒，通过PCR检测的预期PCR产物的琼脂糖凝胶图像。
2) 其次，图2展示了从基因工程小鼠模型中分离肿瘤细胞生成类器官的过程。图2A展示了用于生成肿瘤类器官细胞系的体内肺肿瘤生产示意图。通过切取小鼠肺肿瘤，将肿瘤块与Matrigel混合进行三维培养。图2B展示了lox-stop-lox-KrasG12D；p53flox/flox模型中的肿瘤类器官从部分解离的肿瘤块中萌芽的示例图像。图2C展示了这些类器官在Dispase和胰蛋白酶消化后的传代情况。图2D展示了这些类器官的HE染色横截面图像，这些类器官在Matrigel中生长，并嵌入到Histogel中进行切片。
全文总结：
总之，该研究能够高效生成和分析遗传修饰的肺类器官，为肺癌研究提供了强有力的工具和平台。
参考文献：
Chen F, Naughton KJ, Lee JH, Brainson CF. Using 3-Dimensional Cultures to Propagate Genetically Modified Lung Organoids. Methods Mol Biol. 2024;2805:19-30. doi: 10.1007/978-1-0716-3854-5_2. PMID: 39008172.
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