利用小活检和手术组织建立人类肺癌类器官的研究

肺癌是全球致死率最高的恶性肿瘤之一，5 年生存率仅 10-20%，其高度异质性(包括基因变异和肿瘤微环境差异)导致治疗响应差异显著，给个性化治疗带来巨大挑战。传统研究模型存在明显局限：2D 细胞培养无法模拟肿瘤三维结构和微环境;患者来源异种移植(PDX)模型建立耗时、成本高，且难以模拟人类免疫微环境;动物模型与人类生理差异大，药物筛选准确性不足。肺癌类器官(PDTOs)作为患者来源的三维模型，能保留原发肿瘤的组织学特征和遗传异质性，为研究肿瘤生物学、药物敏感性及微环境互作提供理想平台。本研究旨在利用小活检和手术组织建立肺癌类器官，验证其作为临床前模型的可行性。

来自韩国三星医疗中心等机构的 Mina Hwang、Junsu Choe、Sang-Won Um 团队在《Cancers》期刊发表了题为Establishment of Human Lung Cancer Organoids Using Small Biopsy and Surgical Tissues的研究。

核心内容如下：

类器官的建立与验证：

样本来源：163 例肺癌患者样本，包括 109 例支气管超声引导穿刺(EBUS-TBNA)样本、52 例手术组织、2 例胸腔积液，涵盖腺癌、鳞癌、小细胞肺癌等亚型;

培养流程：组织经酶解后嵌入基质胶，用含生长因子(FGF-7、FGF-10)和小分子(CHIR99021、Y-27632)的培养基培养，传代 3 次以上定义为成功建立;

建立率：总体类器官(PDOs)建立率 34.4%(56/163)，其中肿瘤类器官(PDTOs)占 15.3%(25/163)，经免疫组化(IHC)和靶向测序验证，保留原发肿瘤的组织学特征(如腺癌 TTF-1+、鳞癌 p63+)和驱动突变(KRAS G12C、EGFR L858R 等)。

关键应用与实验：

动物模型验证：PDTOs 移植到裸鼠皮下可形成肿瘤，且保留原发肿瘤的组织学和遗传特征(如 KRAS G12C 突变);

药物筛选：PDTOs 对 19 种化疗药和靶向药(如顺铂、奥希替尼、索托拉西布)表现出特异性响应，10 天内可获得半数抑制浓度(IC₅₀)，支持快速药物敏感性评估;

肿瘤微环境互作：与癌症相关成纤维细胞(CAFs)共培养时，PDTOs 对紫杉醇的耐药性显著增加(P<0.01);与外周血单个核细胞(PBMCs)共培养时，免疫检查点抑制剂(帕博利珠单抗、纳武利尤单抗、阿替利珠单抗)呈剂量依赖性抑制 PDTO 生长，验证其在免疫治疗评估中的价值。

影响建立的因素：

组织来源：支气管镜或 EBUS-TBNA 获取的原发肿瘤样本建立率(33.3%)高于转移淋巴结样本(10.0%);

基因型：EGFR 突变样本的 PDTO 建立率(12.9%)显著低于其他突变类型(34.4%，P=0.046)，提示基因型可能影响培养效率。

实验结果

图 1：肺癌 PDTO 的建立流程

内容：展示从 EBUS-TBNA、手术等方式获取肿瘤组织，经酶解、基质胶包埋培养，传代 3 次以上形成 PDTO 的全过程;标注关键步骤(组织处理、细胞接种、培养基成分)，并显示 PDTO 与 PBMCs、CAFs 的共培养及冷冻保存流程。

图 2：PDTO 的组织学与遗传一致性验证

内容：以 KRAS G12C 突变的腺癌 PDTO(TH81)为例，H&E 染色显示 PDTO 与原发肿瘤形态一致;免疫组化证实 TTF-1、CK7 等标志物表达一致;靶向测序验证 PDTO 及裸鼠移植瘤(PDX)均保留 KRAS G12C 等突变，证实遗传稳定性。

图 3：PDTO 的高通量药物筛选结果

内容：展示药物筛选 timeline(第 0 天接种、第 5 天给药、第 10 天检测);以 TH224 PDTO 为例，绘制 19 种药物的剂量响应曲线，计算 IC₅₀值，其中索托拉西布、奥希替尼等靶向药敏感性较高。

图 4：PDTO 与 CAFs / 免疫细胞的共培养实验

内容：GFP 标记的 PDTO 与 CAFs 共培养后，紫杉醇处理组的 GFP 表达量显著高于单独培养组(P<0.01)，提示 CAFs 增强耐药;PDTO 与 PBMCs 共培养时，随免疫检查点抑制剂浓度升高，PDTO 生长受抑更明显，验证剂量依赖性响应。

全文总结

本研究成功利用小活检(EBUS-TBNA)和手术组织建立肺癌 PDTOs，总体建立率 15.3%，其保留原发肿瘤的组织学特征和驱动突变(如 KRAS G12C、EGFR L858R)，在裸鼠中可成瘤且遗传稳定。PDTOs 可用于高通量药物筛选(10 天内获得 IC₅₀)，并能模拟肿瘤微环境互作(CAFs 增强紫杉醇耐药、免疫检查点抑制剂呈剂量依赖性抑制)。研究证实 PDTOs 作为肺癌个性化治疗研究模型的可行性，但存在建立率低(尤其是 EGFR 突变样本)、微环境模拟不完整(缺乏血管和完整免疫细胞群)等局限。未来需优化培养条件(如基因型特异性培养基)、完善共培养系统，以提升模型临床转化价值。