【CMT&CHTV 医学前沿·临床经典】
导语：一项创新研究利用人类诱导多能干细胞（hiPSC）成功构建了具有异质性肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）的胰腺癌类器官（FPCOs），为深入探索肿瘤微环境和开发新疗法提供了独特视角。
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研究背景
胰腺导管腺癌（PDAC）是消化系统中最为致命的恶性肿瘤之一，其5年生存率仅为10%。PDAC的预后不佳主要归因于其复杂的肿瘤微环境（TME），其中包含大量的细胞外基质（ECM）和多种基质细胞，如肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）、肿瘤内皮细胞（TECs）和免疫细胞。CAFs在肿瘤的恶性转化中扮演着重要角色，并成为抗肿瘤药物的靶点。
然而，CAFs并非均质细胞群体，而是可以根据其细胞特征被细分为多种类型，包括炎症性CAFs（iCAFs）、肌成纤维细胞性CAFs（myCAFs）和抗原呈递CAFs（apCAFs）。这些CAFs的异质性是PDAC治疗研究中的一大挑战。
Cell Reports曾发表过一篇题为“Incorporation of Human Ipsc-Derived Stromal Cells Creates a Pancreatic Cancer Organoid with Heterogeneous Cancer-Associated Fibroblasts”的文章，通过体外培养融合胰腺癌类器官（FPCOs），模拟PDAC的TME，以研究CAFs的异质性及其对PDAC治疗的影响。
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研究方法
本研究是一项体外实验研究，旨在模拟胰腺癌的肿瘤微环境并评估不同CAFs对药物反应的影响。研究中，研究者从患者体内提取PDAC细胞，与人间充质干细胞（hiPSCs）来源的内皮细胞和间充质细胞共培养，形成融合胰腺癌类器官（FPCOs）。
根据是否添加细胞因子，FPCOs被分为两类：增殖型FPCOs（pFPCOs）和静息型FPCOs（qFPCOs）。本研究的主要终点是评估FPCOs对化疗药物的敏感性，次要终点包括FPCOs的形态学特征、CAFs的异质性以及药物处理后的再增殖潜力。
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研究结果
FPCOs的形态学特征与药物反应
在本研究中，研究者成功构建了两种类型的融合胰腺癌类器官（FPCOs），它们在形态学上模拟了胰腺导管腺癌（PDAC）的肿瘤微环境。具体而言，增殖型FPCOs（pFPCOs）和静息型FPCOs（qFPCOs）在细胞因子的有无条件下培养形成，展示了不同的组织结构和药物反应特性。
在药物敏感性测试中，qFPCOs对吉西他滨和5-氟尿嘧啶表现出显著的耐药性，而pFPCOs则在相对较低的药物浓度下表现出一定的耐药性，但与qFPCOs相比程度较低。此外，pFPCOs和qFPCOs对紫杉醇均表现出较高的耐药性，这可能与它们细胞周期进程中微管解聚相关基因表达的差异有关。
注：(A)概述了如何从患者衍生的癌细胞、hiPSC-ECs（内皮细胞）和hiPSC-MCs（间充质细胞）创建FPCO；(B)FPCO生产的阶段和荧光图像，以及有无细胞因子或复合物刺激（包括间变性淋巴瘤激酶ALK抑制）的两种FPCOs的图像。PDAC细胞被标记为EGFP（绿色）。比例尺，500微米；(C)根据Ki67表达命名的两种类型的FPCO； (D) 对PCO、pFPCO、qFPCO、异种移植衍生的PCO和原发性PDAC组织的H&E染色。比例尺，100微米；(E)pFPCOs和qFPCOs的荧光图像；(F)多重免疫组化（IHC）染色，用E-钙粘蛋白（ECAD）和波形蛋白（VIM）显示MCs（顶部），以及用COL1A1和COL3A1显示胶原纤维的多重IHC（中间和底部）。
图1 由癌症导管、内皮细胞网络和基质组成的两种FPCOs的生成
FPCOs中CAFs的异质性
通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，研究者在FPCOs中鉴定出三种主要的CAFs亚型：炎症性CAFs（iCAFs）、肌成纤维细胞性CAFs（myCAFs）和抗原呈递CAFs（apCAFs）。这些CAFs在pFPCOs和qFPCOs中的分布和比例存在差异，其中qFPCOs中myCAFs的表达量显著高于pFPCOs，而iCAFs的表达则在两种FPCOs中相对均衡。
FPCOs对药物处理后的再增殖潜力
在药物处理后的再增殖潜力测试中，pFPCOs显示出显著的再增殖能力，这表明它们可能模拟了PDAC治疗后的复发情况。相比之下，qFPCOs和传统胰腺癌类器官（PCOs）在药物处理后未表现出明显的再增殖现象。
FPCOs与临床样本的比较
研究者进一步将FPCOs与临床PDAC样本进行了比较。通过分析临床样本中CAFs的分布和PDAC细胞的恶性表型，研究者发现qFPCOs中的CAFs分布与临床样本中的“受限myCAF”组织相似，而pFPCOs则与“广泛myCAF”组织相似。此外，qFPCOs中的PDAC细胞表现出更高的干细胞标志物和上皮-间质转化（EMT）标志物表达，这与临床样本中的观察结果一致。
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总结讨论
研究者认为，FPCOs的成功构建为研究PDAC的肿瘤微环境提供了一个强有力的体外模型。特别是，FPCOs能够再现CAFs的异质性，这对于理解PDAC的生物学行为和治疗反应至关重要。此外，FPCOs对药物的耐药性模拟了PDAC临床治疗中常见的挑战，为研究药物敏感性和开发新的治疗策略提供了重要信息。
研究者还指出，FPCOs在模拟PDAC复发方面的潜力，这可能有助于开发针对PDAC复发的新型治疗策略。此外，通过与临床样本的比较，FPCOs显示出与实际PDAC组织的高度相似性，这进一步验证了FPCOs作为研究工具的可靠性。
最后，作者讨论了FPCOs在未来研究中的应用潜力，包括将免疫细胞纳入模型以研究PDAC的免疫微环境，以及利用FPCOs进行个性化医疗研究，以开发针对特定患者群体的定制治疗方案。这些潜在应用展示了FPCOs在推动PDAC研究和治疗方面的广阔前景。
参考文献
TAKEUCHI K, TABE S, TAKAHASHI K, et al. Incorporation of human iPSC-derived stromal cells creates a pancreatic cancer organoid with heterogeneous cancer-associated fibroblasts[J]. Cell Rep, 2023, 42(11): 113420. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113420.
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编辑：耳东
二审：且行
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排版：半夏
