Kirkstall Quasi Vivo助力初学者如何构建三阴性乳腺癌类器官模型，筛选有效的抗癌药物并预测治疗反应

 

Kirkstall Quasi Vivo 类器官培养系统——北京基尔比生物科技有限公司

从研究背景、研究目的、研究方法、关键发现、研究意义与局限性五个方面，以“初学者视角”进行详细整理。

一、研究背景（为什么要做这项研究？）

1.1 三阴性乳腺癌（TNBC）是什么？

- 定义：ER（雌激素受体）、PR（孕激素受体）、HER2（人表皮生长因子受体2）均为阴性。

- 特点：占乳腺癌10–15%，侵袭性强、异质性高、缺乏明确靶点，治疗选择有限。

- 分子分型：包括基底样型（BL1/BL2）、间质型（M）、间质干细胞样型（MSL）、免疫调节型（IM）、雄激素受体型（LAR）等。

1.2 研究痛点

- 缺乏精准模型：传统细胞系和动物模型无法真实模拟患者肿瘤的生物学特性。

- WEE1靶点潜力：WEE1是细胞周期G2/M检查点的关键激酶，高表达与多种癌症（包括TNBC）预后差相关，但缺乏临床验证。

二、研究目的（想解决什么问题？）

1. 建立患者来源的肿瘤模型：

患者来源的类器官（PDO）、患者来源的异种移植模型（PDX）、PDX来源的类器官（PDXO）。

2. 验证WEE1抑制剂AZD1775的疗效：

在PDO、PDXO、PDX中测试AZD1775的抗肿瘤效果。

3. 比较模型一致性：

验证PDO和PDXO对18种抗癌药物的反应是否一致。

4. 临床相关性分析：

将体外药物反应与患者实际化疗效果对比，评估模型预测价值。

三、研究方法（怎么做实验？）

3.1 样本来源

- 患者组织：5例TNBC手术标本（首尔国立大学医院，伦理批准号：H-2007–204–1145）。

- 动物模型：NSG小鼠（免疫缺陷鼠，用于PDX移植）。

3.2 模型建立

Kirkstall Quasi Vivo 类器官培养系统——北京基尔比生物科技有限公司

3.3 药物筛选

- 药物清单：18种抗癌药（包括化疗药、靶向药、WEE1抑制剂AZD1775）。

- 技术：高通量筛选（HTS）+ CellTiter-Glo® 3D细胞活力检测。

- 指标：计算IC50（半数抑制浓度），评估药物敏感性。

3.4 机制研究

- 分子检测：

- Western blot：检测WEE1、p-CDK1、p-γH2AX（DNA损伤标志物）。

- 流式细胞术：细胞周期（G2/M阻滞）、DNA损伤（p-γH2AX阳性细胞）。

- 免疫组化（IHC）：Ki67（增殖）、CK5（基底样标志物）等。

- 动物实验：

- AZD1775口服给药（30 mg/kg，5天给药/2天停药，持续3–4周）。

- 测量肿瘤体积、重量，观察转移。

四、关键发现（得到了什么结果？）

4.1 模型成功建立

- PDO/PDX/PDXO均保留原发肿瘤的病理特征（如CK5、EGFR、ER/PR/HER2阴性）。

- PDX可发生肺转移，模拟临床转移过程。

4.2 WEE1高表达与预后差相关

- KM-Plotter数据库分析：158例TNBC-BL患者中，WEE1高表达组总生存期（OS）更短（HR=2.17，p=0.039）。

4.3 AZD1775的疗效

- 体外实验：

- PDXO#3（WEE1高表达）对AZD1775最敏感（IC50=1.40 µM）。

- AZD1775诱导G2/M阻滞、DNA损伤（p-γH2AX↑）、凋亡（Caspase 3/7↑）。

- 体内实验：

- PDX#1和#3（WEE1高表达）肿瘤生长显著受抑（p<0.05），PDX#2（WEE1低表达）无效。

- AZD1775降低p-CDK1和Ki67，增加p-γH2AX。

4.4 PDO与PDXO药物反应一致性高， 一致性分析（Lin’s CCC）：

- 高一致性药物：AZD1775（CCC=0.98）、阿霉素（0.97）、依维莫司（0.97）。

- 低一致性药物：卡铂（0.16）、卡培他滨（0.03）、Wnt-C59（0.01）。

4.5 临床相关性

- 患者#1：对紫杉醇耐药（PDXO#1 IC50>200 µM），与临床肿瘤进展一致。

- 患者#3：对阿霉素、多西他赛敏感（IC50低），与化疗后肿瘤缩小一致。

- 例外：转移灶对药物的反应可能与原发灶不同（如患者#3的转移灶对后续药物耐药）。

五、研究意义与局限性

5.1 意义

1. 模型价值：

- PDO/PDXO可作为“替身”预测患者药物反应，减少试错成本。

- PDX可模拟转移，用于机制研究。

2. WEE1靶点：

- 高WEE1表达可作为AZD1775疗效的预测生物标志物。

- 为TNBC-BL亚型的精准治疗提供新策略。

5.2 局限性

- 样本量小：仅5例患者，需扩大验证。

- 模型缺陷：

- PDX缺乏人源免疫微环境。

- 长期传代可能导致遗传漂变（需全外显子测序验证）。

- 临床一致性：部分药物（如卡铂）的体外与临床反应不一致，可能与肿瘤异质性或微环境有关。

六、初学者学习建议

1. 重点掌握：

- 三种模型（PDO、PDX、PDXO）的建立方法和优缺点。

- WEE1-AZD1775的作用机制（G2/M阻滞→DNA损伤→凋亡）。

- IC50和CCC在药物筛选中的应用。

2. 可复现的实验：

- 类器官培养技术（Matrigel 3D培养）。

- HTS药物筛选流程（CellTiter-Glo®检测）。

- 动物实验设计（给药方案、肿瘤测量）。

3. 延 伸 阅 读：

- 中国类器官技术临床案例

中国首例基于英国kirkstall类器官技术用于精准医疗：肿瘤尺寸减小，随访未发现复发

- WEE1抑制剂临床试验（如Keenan et al., Clin Cancer Res 2021）。

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