女性癌症类器官研究系列
乳腺癌
培养技术与前沿探索
一、背景
乳腺癌是全球女性最常见的癌症，乳腺癌发病率与人类发展指数（Human Development Index，HDI）高度相关。全球乳腺癌病例超过一半发生在低收入和中等收入国家，并且乳腺癌五年生存率不足50%，导致这些地区面临巨大的疾病负担[1-3]。预计2050年乳腺癌新发病例将增加38%，死亡病例将增加68%，在中低收入国家的增长最快[4]。乳腺癌大多数是腺癌，85%的腺癌病例源自乳腺导管，15%源自小叶上皮。病理范围从导管原位癌到已扩散到基底膜以外相邻乳腺实质的浸润性癌。其他形式如乳腺佩吉特病、炎性乳腺癌和乳头状癌、恶性叶状肉瘤和血管肉瘤等肉瘤较为少见[5-6]。
乳腺癌本质上是一种复杂且异质性显著的疾病，患者之间在临床表现和生物学特征上存在显著差异。因此，个性化治疗方案的制定对于患者至关重要，而能够准确模拟体内肿瘤微环境的理想肿瘤模型的开发也显得尤为关键。目前研究广泛使用乳腺癌PDX模型，但仍缺乏针对致命性乳腺癌类型的模型，包括不限于耐药性肿瘤、转移性肿瘤、ER+和HER2共表达型[7]。
二、乳腺癌类器官构建方法
目前，患者来源的癌组织作为主要生物材料来源。将获取的癌组织放置在组织保存液中，4℃条件下运送到实验室。在无菌环境下，使用全自动解离仪消化处理。通过离心、过滤等方式去除红细胞和其他非目的细胞。计数后将细胞沉淀按照一定比例与基质胶混合，点种于培养板中。最后加入类器官培养基培养，使用全自动活细胞成像仪定期拍照、观察。在适当时间点进行传代或冷冻保存，以便开展下游实验（图1）。
图1乳腺癌构建流程[8]
三、乳腺癌类器官的形态特征
乳腺癌类器官与原始肿瘤组织显示出相似表型。如导管癌通常产生实体、连贯的类器官，而小叶癌主要产生不连贯的类器官。因此，乳腺癌类器官形态可呈现实性（60%）、囊性（<5%）、葡萄状（约20%）或混合形态（约20%）。大多数乳腺癌类器官建立效率在55%-70%；对于三阴性乳腺癌(TNBC)类器官建立效率约40%[8]。这表明对于通常具有侵袭性和基因不稳定的TNBC细胞来说，适应体外培养条件具有挑战性。
图2 乳腺癌类器官形态学差异[8]
四、乳腺癌类器官研究进展
乳腺癌类器官真实模拟病理特征，有助于基因功能与机制研究。研究人员使用具有BRCA1突变的乳腺类器官研究激素和选择性孕酮受体调节剂在月经周期中的影响，结果表明与正常乳腺类器官相比，BRCA1突变类器官的细胞外基质受到雌激素和孕酮的影响[9]。这为未来预防和治疗由BRCA1突变引起的乳腺癌奠定了基础。不仅如此，使用CRISPR/Cas9技术对乳腺癌类器官进行基因编辑，成功生成了功能性TP53突变克隆，进一步拓宽了类器官在功能性研究中的应用[10]。
乳腺癌类器官可以更准确地评估药物疗效。研究人员通过乳腺癌类器官筛选18种抗癌药物，发现哌柏西利与卡铂联合使用，或吉西他滨与厄洛替尼联合使用，较其他组合在癌症抑制率提高60%。在临床应用中，这些联合治疗的疗效优于当时的标准治疗[11]。基于乳腺癌类器官对HER2通路抑制剂和聚ADP核糖聚合酶（PARP）抑制剂的反应，研究发现HER2过表达的类器官对HER信号通路阻断药物敏感，而HER2阴性的类器官则表现出耐药性；BRCA1/2突变高的类器官对PARP抑制剂敏感，而低突变特征的类器官则表现出耐药性；从转移性乳腺癌患者的穿刺活检样本中形成的乳腺癌类器官对他莫昔芬的体外反应与相应患者体内反应一致[10]。
图3乳腺癌类器官的应用[12]
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