利用中美冠科数据库,快速查找所需模型
OncoExpress|HuBase|XenoBase|MuBase

博客

肿瘤类器官和HUB培养法

2019-07-18

  •  
  •  
  •  

本文总结了类器官培养技术和应用,重点关注HUB培养法(Hubrecht Organoid Technology)得到的肿瘤类器官。

什么是类器官?

在过去十年中,干细胞生物学已成为体外特定器官培养条件研发的有力工具。最近,在该领域中,正常和肿瘤类器官系统在体外平台中已经显露出强大的令人兴奋的进展。

类器官是一种三维立体的干细胞培养系统,是对组织器官的微型模拟。它们来源于自我更新的干细胞群,可以自组装成特定的器官样结构,并保持遗传稳定性。

类器官技术已经用于疾病模型的建立,例如癌症(肿瘤类器官),囊胞性纤维症。最初是由Clevers实验室开发,用结直肠癌患者的肿瘤组织生长成为类器官。这些研究表明肿瘤和“正常”的类器官可从同一患者的肿瘤和健康组织中产生。

类器官的培养

目前已有多个不同研究组掌握了类器官培养技术,并研发了不同的培养方法。原理上来说,类器官可以从多能干细胞或组织特异性祖细胞,胚胎干细胞或供体组织生长。类器官能从来自少量活检组织中的成体干细胞群体中产生,重现组织或器官的结构,因此可以在体外条件下模拟器官的功能。

迄今为止报道过的培养方法,包括:

  • Clevers 实验室分别在 2009和2012发表的培养方法,用于从肠道成体干细胞中培养肠类器官,使用了三维基质和富含肠道类器官特异的生长因子的培养基。
  • 由Gurdon研究所的Meritxell Huch领导的小组发表了一种用于培养胰腺和肝脏类器官的方案,使用细胞外基质。通过细胞外基质使类器官在三维立体的条件下生长,可模拟活体中的“细胞-细胞”和“细胞-细胞外基质”的相互作用。
  • Calvin Kuo研究组报道了一种气-液界面法,建立肠道类器官的生长。
  • 由Ryuji Morizane和Joseph V. Bonventre于2016年提出的方法,用含有人源白蛋白的StemFit和低粘附脂质包埋的培养板来培养,由人源多能干细胞生长分化得到的肾脏类器官。
  • Majlinda Lako及其同事从多能干细胞中成功地建立了光响应性视网膜类器官。

肿瘤类器官的培养 — HUB公司的方法

我们今天定义的肿瘤类器官是由Clevers实验室最初描述的,这种类器官培养方法通常被认为是超前的,并且被很多其他研究人员用于发表在高质量科学杂志上。 HUB方法建立在对成体干细胞生物学的基础上,针对特定调节途径,用于体外条件下的干细胞扩增。

该团队第一次展示了如何从患者活检样本中建立类器官,并伴随以成体干细胞为基础的体外三维自我组装。这些“HUB类器官”还具有自我更新和扩增的能力,与患者组织中体细胞拷贝数和突变谱高度一致。

该方法可持续培养类器官,同时保持着复杂的组织形态结构。类器官的基因型和表达谱在培养传代中保持稳定,可以实现相应组织器官的一些功能。

使用该技术可以建立患者的健康和疾病的类器官模型。这项技术成为连接体外癌细胞系和体内异种移植肿瘤模型的桥梁,适合于高通量药物筛选。

类器官技术的应用

类器官技术为临床前药物开发,患者分群和预测性诊断的新方法提供了基础。

类器官通过维持患者的表型和基因型,高度重现了患者的临床反应。这为临床前药物发现筛查和目标发现提供了理想的平台,直接展示了临床试验结果。

由于许多现有的临床前模型系统缺乏这种直接的患者相关性,类器官可能会彻底改变复杂而昂贵的临床药物研发过程。类器官模型反映了个体患者对治疗的临床反应,还为个性化医疗方法提供药物筛选选择。

在临床开发计划中,类器官能够基于应答者和非应答者群体成为临床试验中患者分群的模型。这种功能强大的模型作为识别分子生物标志物,药物疗效,安全性和药理数据的独特工具,可以与临床试验同步运行,提供辅助数据。

总结

类器官是根据实验目的可以灵活设计研究方法的独特模型。由于高灵敏性和稳定可靠的结果,类器官模型可用于基础研究,转化医学和临床医学研究。

总之,类器官能长期增殖,与依靠病人来源样品的原代细胞研究相比花费更低。而且类器官的疾病模型可以应用于临床前患者分群的研究,使研究结果更加精准。

Topics: Oncology

关注微信公众号