瑞士研究者 Lorenzo-Martín等開發(fā)了一種“迷你結(jié)腸”模型，這種體外培養(yǎng)的類器官能夠模擬出實際結(jié)腸的關(guān)鍵特征，并真實再現(xiàn)從息肉生長為腫瘤的過程中多個細胞類型和組織結(jié)構(gòu)的變化，為研究結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展，以及推動治療方法的開發(fā)，提供了重要的資源。（Nature. 2024, 629: 450-457.）

細胞從健康發(fā)展到惡性腫瘤是復(fù)雜的過程，如何更有效地研究這一過程并尋找有效的治療，研究者在以往動物模型和細胞培養(yǎng)模型之外，探討了能更好地研究腫瘤發(fā)生發(fā)展復(fù)雜過程的新模型。

新的結(jié)腸類器官結(jié)合了微納加工、組織工程技術(shù)和光遺傳學(xué)，是癌癥建模的重大飛躍。這種“迷你結(jié)腸”由結(jié)腸細胞在體外3D支架上生長出來，在微流控裝置中產(chǎn)生單層結(jié)腸上皮細胞，在空間排列上復(fù)制出結(jié)腸組織特有的物理結(jié)構(gòu)，包括獨特的隱窩和管腔，還復(fù)現(xiàn)了健康結(jié)腸組織的細胞多樣性。

而在健康結(jié)腸組織的基礎(chǔ)上，還可定時定點地誘導(dǎo)腫瘤從無到有生長出來。利用光遺傳學(xué)技術(shù)控制特定基因——例如致癌基因的表達，研究者可在預(yù)先確定的目標(biāo)區(qū)域誘導(dǎo)細胞癌變，模擬體內(nèi)結(jié)直腸癌的局部發(fā)生。在隨后的5~10天內(nèi)，突變細胞快速增殖，從息肉樣腫瘤演變?yōu)槌墒斓哪[瘤。

研究者指出，現(xiàn)在可以以單細胞分辨率連續(xù)幾周實時跟蹤觀察新出現(xiàn)的腫瘤，以往在小鼠身上很難進行如此詳細的分析。

進一步分析顯示，這些癌細胞和取自小鼠的細胞能以相同效率和病理變化發(fā)展出腫瘤，表明它們可作為動物結(jié)直腸癌發(fā)生的代表性模型。生物標(biāo)志物的檢測顯示，在“迷你結(jié)腸”中誘導(dǎo)產(chǎn)生的腫瘤具有和體內(nèi)腫瘤一致的分子特征。單細胞測序分析結(jié)果還表明，在這種體外模型上形成的腫瘤可模擬體內(nèi)腫瘤的異質(zhì)性。

實驗中，通過細微調(diào)整細胞內(nèi)的突變基因或細胞外的培養(yǎng)條件，研究者可篩選和識別出影響癌癥進展的決定性因素。研究者推斷，這種新的類器官模型將幫助開發(fā)和發(fā)現(xiàn)基因靶標(biāo)和腫瘤抑制藥物，比當(dāng)前的細胞培養(yǎng)物更能完整再現(xiàn)癌癥進展。研究者認(rèn)為，該技術(shù)經(jīng)調(diào)整后有望用于研究其他癌癥類型。

（編譯 張嘉佳）