这么简单的类器官模型也能发一区？

最近工作里涉及到类器官的模块，主要是药筛；外包做类器官药筛就要二十多万了，好像代价有点大； Breast cancer patient-derived organoids for the investigation of patient-specific tumour evolution

文献概述

背景：使用一名乳腺癌的69岁女性患者(oestrogen90%, progesterone<5%,Ki67 60%,HER2 2+ without amplifcation)来源类器官（PDO）临床前模型来研究新辅助化疗和手术前后的肿瘤演变。 方法：从新辅助治疗前（O-PRE）和治疗后（O-POST）处理后收集组织，通过组织学、免疫组化、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、共聚焦、流式、实时荧光定量PCR、RNA-seq、scRNA-seq和药物筛选等手段对PDO培养物进行表征。 结果及结论：与O-PRE相比，O-POST的增殖率更高，Ki67增殖指数显著提高，表现出侵袭性。O-POST中HER-2表达降低，EGFR表达增加，PI3K/Akt 信号通路的失调，上皮倾向于管腔成分，上皮-间充质转化细胞类型减少。新辅助治疗后留下对治疗不敏感的管腔表型细胞群。

文献内容

1.PDO培养物的建立和表征

使用一名69岁乳腺癌女性活检样本建立O-PRE，患者接受新辅助治疗后病理完全缓解，接受了左侧根治性乳房切除术和完全腋窝淋巴结清扫术，从3.3厘米长的手术样本中，获取0.5×0.5×0.5厘米的组织建立O-POST PDO。

新辅助治疗后样本：stage T4b (pTy4b) with involvement of regional lymph nodes (pNy2a) and absence of distant metastasis (pM0); oestrogen receptor 90%, progesterone receptor<2%, Ki67 20%, and HER2 1+

形态学揭示了原始浸润性小叶癌（ILC）的特征，雌激素、孕激素、Ki67和HER2（c-erbB2）的IHC分析证实了O-PRE活检和手术O-POST原始组织的分子特征。

O-PRE显示雌激素表达为40%，孕激素表达为0%，Ki67表达为60%，HER2 1+表达为1%；O-PRE显示雌激素表达为80%，孕激素表达为0%，Ki67表达为30%，HER2 2+表达无基因扩增。

细胞的顶端分泌部分面向类器官的内部，概括了乳腺上皮的特征。这些PDO的特征在于具有富含桥粒的卵形细胞的3D组织良好的结构。此外，它们显示细胞间腔和液泡，表明具有强烈的分泌活性，并且在嵴中富含线粒体，表明它们参与功能性能量代谢。在两种类器官的细胞连接处挤出的大量细胞碎片表明高分泌活性和细胞更新。 总之，可以确认O-PRE和O-POST与来源组织的一致性。

2.O-POST类器官显示出增强的增殖潜力、干性和侵袭性

组织解离和类器官形成后，O-PRE和O-POST培养物在体外扩增时表现出不同的增殖速率。与O-PRE相比，表现出更快生长动力学的O-POST显示出Ki67表达的显著增加。

O-POST加速的体外生长能力可能有更大的细胞干性，因此评估了与干性表型(CD24、CD44)相关的细胞群。CD24low/CD44型high群体与多能性、肿瘤起始潜力和转移特性相关，在O-POST中99.37%高于O-PRE93.57%。此外还分析了与肿瘤侵袭性和转移潜力增加相关的关键标志物的表达水平，如EPCAM，EPCAMlow/CD49fhigh与转移概率升高相关的细胞群在形成O-POST的肿瘤细胞中富集（72.11%）。

3.乳腺癌生物标志物的表达-HER2/EGFR

O-POST HER2蛋白和mRNA表达降低了三倍，同时Notch3和Notch4的相对表达增加约6倍。

O-POST细胞中EGFR表达增加。不仅在平均荧光强度（MFI）方面，而且在 EGFR阳性细胞的百分比方面。

4.新辅助化疗后的类器官转录组谱的失调证实了药物对特定抑制剂的反应性

O-PRE和O-POST PDO样本基因差异表达，DE RNAs的热图显示不同的表达谱。3671个DE RNA；2260例（61.5%）上调，1411例（39.5%）下调。

通过clusterProfiler对O-PRE vs. O-POST比较的基因进行了KEGG分析，参与细胞骨架调节的通路失调，与癌症相关的通路和主要涉及BC的通路如“PI3K-Akt 信号通路”和“Hippo 信号通路”都已失调。GSEA突出了以上通路的激活。

由于这些数据突出了PI3K/Akt通路的失调，后续进行了细胞活力测定，以测试两种靶向该通路的特异性抑制剂的作用。使用4种不同浓度（0.5 nM、50 nM、100 nM 和 200 nM）的曲妥珠单抗(HER2)和西妥昔单抗(EGFR)检测O-PRE和O-POST，其疗效主要取决于抗体依赖性细胞毒性。两种类器官对针对HER2受体的治疗均无反应，O-POST的敏感性似乎更低。O-PRE和O-POST都显示出对西妥昔单抗的敏感性。

好像确实说明了点问题，靶向PI3k信号通路上游的HER2和EGFR酪氨酸激酶受体，O-PRE里这些通路激活更多。

5.乳腺癌患者来源类器官的单细胞转录组学

从源自O-PRE和O-POST的每个单细胞悬液中共获得并计数了16,500个分离的细胞，11个细胞亚群。

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O-PRE强烈富集基底/肌上皮细胞类型(2,5,8,9)，而在O-POST中，管腔成分(1,6,7)占主导地位，表明新辅助化疗后留下的肿瘤组织是对化疗不太敏感的管腔成分，这些管腔成分具有较高的干性和侵袭性，后续还得通过辅助治疗继续清除这部分细胞。

总结

1. 本案例中新辅助治疗之前（O-PRE）和之后（O-POST）的组织样本建立的类器官模型概括了原始肿瘤组织的主要特征，支持了使用PDO作为个性化体外3D肿瘤模型的可行性。
2. O-PRE可能是评估疾病进展和治疗敏感性的良好模型。