撰文 | 十一月
責編 | 兮
近年來，
類器官
（Organoid）作為重要的生物模型逐漸進入人們的視野。類器官來自於人類
胚胎幹細胞
、誘導多能幹細胞、胚胎幹細胞或者是直接來源於病人樣本，而且具有一定的三維結構，結合基因編輯技術，大大擴充套件了實驗室和臨床方面的研究可以使用的工具。相較於直接進行臨床試驗，類器官的興起給了科學家以及醫生更多的空間去篩選藥物，成為了各個實驗室爭相應用的一個重要工具。
2020年11月6日，日本東京慶應大學
Toshiro Sato
研究組發文題為
An Organoid Biobank of Neuroendocrine Neoplasms Enables Genotype-Phenotype Mapping
，
建立了胃腸胰神經內分泌的腫瘤類器官生物庫，為實驗室進行癌症發生機理以及發展過程的研究以及臨床方面的藥物篩選提供了重要的生物工具。
胃腸胰神經內分泌的腫瘤
（Gastroenteropancreatic neuroendocrine neoplasm，
GEP-NEN
）主要包括
神經內分泌腫瘤
（Neuroendocrine tumor）和
神經內分泌惡性上皮腫瘤
（Neuroendocrine carcinoma，
NEC
）組成，這是致死性的疾病但是由於其罕見性而鮮有研究。為了彌補對於該方面研究的空白，作者們想要建立GEP-NEN相關的研究模型。
為了建立NEN來源的類器官，作者們獲得了多個醫院的39個新鮮的胃腸胰神經內分泌的腫瘤臨床樣品。根據先前標準化的類器官培養步驟
【1】
，作者們根據包括食道、胃、十二指腸、胰腺、肝臟以及膽管等不同來源系統性地建立了
NEN類器官
。基於穩定的培養和擴增，隨後作者們對這些類器官進行了多組學的分析，包括全基因組測序、RNA-seq、甲基化微陣列分析以及使用ATAC-seq進行全基因組基因可及性分析等等。除此之外，作者們還對這些類器官的功能性特徵比如生長因子依賴性、異種器官移植的能力以及藥物篩選方面的應用進行了檢測。
首先，作者們對這些所有的GEP-NEN的類器官進行了神經內分泌相關細胞標記物的檢測，發現這些GEP-NEN來源的類器官都可以穩定的維持它們的遺傳背景以及神經內分泌的表型。另外，透過對這些病人來源的類器官中細胞的分裂增殖狀態進行分析，作者們確認GEP-NEN類器官能夠很好地概括原始的
神經內分泌腫瘤
的生物學和病理學方面的特徵。
進一步地，為了滿足進一步地對類器官生物庫進行深度遺傳分析，
作者們對這些胃腸胰神經內分泌的腫瘤來源的類器官進行體細胞突變以及突變特徵的分析。
癌症基因組
中的體細胞突變密度與染色質標記有關，如區域組蛋白修飾、DNA可及性和DNA複製時間
【2】
。作者們透過使用先前的實驗方法對NEC中多組織的細胞來源進行分析後確認在NEC和腺瘤中具有類似的組織依賴性突變模式。
隨後，作者們又對GEP-NEN類器官中的染色體變化進行分析，發現部分類器官中出現了大量的雜合性丟失（Loss-of-heterozygosity，LOH）的染色體變化，而且LOH的峰值出現的對應基因位點RB1和TP53的位置，先前的研究發現這兩個
基因位點
的出現的變化會反覆出現在GEP-NEN的腫瘤中
【3】
。在這種GEP-NEN來源的類器官中出現的染色體變化可能是其腫瘤生長以及
神經內分泌細胞
譜系命運決定的潛在關鍵因素。
透過對這些GEP-NEN來源的類器官的轉錄組進行分析，作者們發現透過分析相關基因表達的變化，這些類器官會失去原有的細胞命運重程式設計獲得神經內分泌細胞譜系相關的命運。另外，作者們發現可以透過一些獨特的轉錄因子比如NKX2-5的表達來對這些GEP-NEN的腫瘤進行分類。隨後，作者們又對GEP-NEN來源的類器官進行生長因子依賴性的實驗檢測，發現GEP-NEN類器官顯示出與基因型無關的、不依賴於Wnt和EGF的生長。
最後，作者們希望達到透過遺傳操縱的方式將正常的
腸道類器官
重建變成GEP-NEN類器官的目的，作者們構建了TP53和RB1雙敲除地類器官並用一些藥物進行選擇（Nutlin-3和Palbociclib），但這些處理並不能足以實現獲得具有神經內分泌細胞表達的腫瘤類器官。結合先前得到的轉錄組分析，作者們對神經內分泌相關的6個轉錄因子進行共同過表達，實現了對於神經內分泌細胞重程式設計的目的。
圖1 工作模型
總的來說，
作者們的工作收集和構建了GEP-NEN類器官的資料庫，聯合對於這些類器官在基因組方面的分析以及基礎功能性研究，實現了對於胃腸胰神經內分泌的腫瘤這種罕見的、致死性疾病的在發生和發展方面分子機制研究的模型構建（圖1）。該研究顯示了以類器官為基礎的方法治療罕見癌症的力量併為罕見疾病的研究奠定了基礎。
原文連結
https：//
doi。org/10。1016/j。cell。
2020。10。023
製版人：
琪醬
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