胃癌患者来源类器官复刻糖基化动态：助力疾病建模与幽门螺杆菌相互作用研究

异常糖基化是胃癌发生发展的关键事件，影响肿瘤侵袭、治疗响应及幽门螺杆菌感染过程，但缺乏能复刻体内糖基化特征的体外模型。患者来源类器官(PDOs)已成为胃癌研究的重要工具，但此前其糖基化景观尚未明确，限制了在糖生物学相关研究中的应用。因此，建立能忠实复刻糖基化特征的胃癌 PDOs 模型，对解析胃癌病理机制及开发靶向疗法至关重要。

来自葡萄牙波尔图大学的团队在《Cell Reports》上发表题为Patient-derived organoids to study glycosylation dynamics during gastric disease的研究，建立包含 56 个胃癌类器官(PDOs)的生物库(正常黏膜 11 个、癌旁黏膜 26 个、肿瘤组织 19 个)，证实 PDOs 可忠实复刻体内不同癌变阶段的糖基化表型;类器官的 Lewis 抗原表达受分化状态调控，且能模拟幽门螺杆菌(H. pylori)的糖基化依赖型结合;肿瘤类器官的糖基化异质性在长期培养、生物保藏及异种移植中持续保留，为胃癌糖基化动态研究、疾病建模及药物研发提供可靠工具。

实验方法

类器官库建立：从正常胃黏膜、癌旁黏膜及胃癌组织中分离腺体或肿瘤细胞，嵌入 Matrigel 培养，构建含 56 个 PDOs 的生物库，涵盖不同胃癌亚型(肠型、弥漫型、未分类型)。

糖基化分析：采用免疫染色检测 Lewis 抗原(Leᵃ、Leᵇ、sLeᵃ等)、截断型 O - 糖链(Tn、sTn、T)等关键糖基化标志物;通过质谱(MS)进行 N - 糖组和 O - 糖组分析，量化糖链结构异质性。

分化调控与幽门螺杆菌结合实验：通过调节培养基中 WNT3A 浓度诱导类器官分化为腺窝型(MUC5AC 阳性)或混合腺体型(MUC5AC+MUC6 阳性);使用 FITC 标记的幽门螺杆菌菌株(17875/Leᵇ、17875 DM)，检测类器官糖基化表型对细菌结合的影响。

稳定性验证：对肿瘤 PDOs 进行长达 1 年的连续培养、生物保藏冻存及小鼠异种移植(PDOX)，验证糖基化表型的保留情况。

关键结果

图1 胃癌 PDOs 生物库建立

该图呈现生物库构建与表型：(A)样本采集与类器官培养流程;(B-C)正常 PDOs(N-PDOs)呈囊性结构，癌旁 PDOs(Adj-PDOs)出现肠化生 / 不典型增生样复杂表型;(D)肿瘤 PDOs(T-PDOs)复刻原发肿瘤组织学亚型(实体型、肠型、弥漫型);(E-F)同患者来源的 “姐妹” T-PDOs 可呈现不同形态，反映肿瘤异质性。结果证实，PDOs 能忠实复刻来源组织的形态学特征及异质性。

图2 非肿瘤 PDOs 的癌前特征复刻

该图展示癌前糖基化与分子特征：(A)免疫染色显示 N-PDOs 表达胃黏膜标志物(MUC5AC、MUC6)，Adj-PDOs 高表达增殖标志物 Ki-67 和癌相关标志物 CEACAM5;(B-C)46% 的 Adj-PDOs 表达肠化生标志物 CDX2 和 MUC2;(D)同一癌旁组织可同时产生正常样和复杂表型的 PDOs，对应体内组织的异质性。结果表明，Adj-PDOs 能模拟胃癌前病变的分子与形态特征。

图3 非肿瘤 PDOs 的糖基化表型复刻

该图验证糖基化忠实度：(A)免疫染色与定量显示，N-PDOs 和 Adj-PDOs 分别复刻正常和癌旁组织的糖基化特征，Adj-PDOs 中 sLeᵃ、sLeˣ及截断型 O - 糖链(Tn、sTn)表达升高;(B)30% 的 N-PDOs 表达 sLeˣ，21% 的 Adj-PDOs 表达 sTn;(C)非肿瘤 PDOs 可分为正常型、胃炎样型(sLeˣ阳性)和肠化生样型(sTn/CDX2 阳性)，对应胃癌发生的糖基化动态变化。结果证实，非肿瘤 PDOs 能再现胃癌前阶段的糖基化重塑。

图4 类器官分化状态调控 Lewis 抗原表达与幽门螺杆菌结合

该图揭示分化与细菌结合的关联：(A)腺窝型 PDOs(无 WNT3A)高表达 I 型 Lewis 抗原(Leᵇ、sLeᵃ)，混合腺体型 PDOs(有 WNT3A)同时表达 I/II 型 Lewis 抗原;(B-C)幽门螺杆菌 17875/Leᵇ菌株(结合 Leᵇ)对腺窝型 PDOs 结合能力更强;(D-E)17875 DM 菌株(结合 sLeᵃ/sLeˣ)对 Adj-PDOs 结合更显著;(F-G)分化调控的 Lewis 抗原表达直接影响细菌结合效率。结果表明，PDOs 的糖基化表型受分化状态调控，且能模拟体内幽门螺杆菌与胃黏膜的糖基化依赖型相互作用。

图5 肿瘤 PDOs 的糖基化异质性保留

该图展示肿瘤糖基化特征：(A)T-PDOs 复刻原发肿瘤的糖基化表型，肠型胃癌 PDOs 高表达截断型 O - 糖链和 sLeᵃ/sLeˣ，弥漫型 PDOs 富集 SNA(α2,6 - 唾液酸化)和 PHA-L(分支 N - 糖链);(B)从正常、癌旁到肿瘤，sLeᵃ、sLeˣ、sTn、T 抗原逐渐升高，UEA-I(岩藻糖基化)逐渐降低;(C)同患者的 “姐妹” T-PDOs 呈现不同糖基化特征，反映肿瘤内异质性。结果证实，T-PDOs 能忠实保留肿瘤组织的糖基化异质性及亚型特异性。

图6 质谱解析 PDOs 的糖链结构异质性

该图通过质谱验证糖组特征：(A-D)N - 糖链以复杂型为主，T-PDOs 的杂合型和高甘露糖型 N - 糖链减少;O - 糖链中 T-PDOs 核心 1 结构富集，核心 2 结构减少;(B-E)热图显示，Adj-PDOs 富集岩藻糖基化糖链，T-PDOs 富集唾液酸化糖链;(C-F)患者间及同患者 “姐妹” PDOs 的糖链结构存在显著差异，验证糖基化异质性。结果从分子层面证实 PDOs 能复刻体内糖链结构的复杂性与异质性。

图7 肿瘤 PDOs 糖基化表型的稳定性

该图验证长期稳定性：(A)连续培养 1 年，T-PDOs 仍保留 sTn、sLeˣ等关键糖基化标志物;(B)生物保藏冻存后，糖基化表型无显著改变;(C)异种移植(PDOX)后，肿瘤组织仍复刻原 T-PDOs 的糖基化特征;(D)PDX 来源的类器官(PDXOs)能保留组织学特征，但糖基化表型部分改变。结果表明，T-PDOs 的糖基化特征在长期培养、生物保藏及异种移植中具有良好稳定性。

全文总结

本文核心创新与价值体现在三方面：一是建立了涵盖正常、癌前及肿瘤阶段的胃癌 PDOs 生物库，PDOs 能忠实复刻来源组织的形态学、分子特征及糖基化表型，包括癌前病变的肠化生标志物表达和肿瘤的异质性;二是揭示类器官的糖基化表型受分化状态调控，且能模拟幽门螺杆菌与胃黏膜的糖基化依赖型结合，为解析细菌感染机制提供了可靠模型;三是证实肿瘤 PDOs 的糖基化异质性在长期培养、生物保藏及异种移植中持续保留，为胃癌糖基化动态研究、靶向糖基化的药物筛选及个性化医疗提供了强有力的工具。