使用来源于患者的胆管癌类器官模拟胆管癌的生物学特性以研究疾病的机制

胆管癌（Cholangiocarcinoma, CC）是一种起源于胆道上皮的异质性恶性肿瘤，大约占所有胃肠道肿瘤的3%。由于系统治疗选择有限，胆管癌的预后较差，手术是唯一可能治愈的治疗方法。在晚期胆管癌中，有效的系统治疗方案仍然有限，导致五年总体生存率较低，从任何位置的转移性CC的2%到可切除的iCC的25%不等。此外，胆管癌在基因层面上存在许多体细胞变异，这些变异影响了癌基因（例如KRAS）、肿瘤抑制基因（如TP53, SMAD4）、表观遗传因子（IDH1/2）和染色质修饰基因（例如ARID1A, BAP1, ERBB2, FGF2等）。这些基因的异常表达会导致更具侵略性的胆管癌表型，而且不同胆管癌的突变谱因病因、种族和解剖位置而有很大差异。由于胆管癌的这种高度异质性和缺乏临床前模型，包括胆管癌细胞系，研究进展受到了阻碍。因此，开发新的治疗策略和分析反应机制是当前研究中的一个重要课题。

图1展示了从胆管癌细胞组织制备类器官细胞系的工作流程，以及不同类器官和二维细胞培养的形态学特征。流程包括机械和酶消化胆管癌肿瘤组织、过滤、差速离心和与Matrigel共培养。图中显示了P68和P83类器官在相差显微镜下的形态，以及它们对应的二维细胞培养形态，还包括了TFK-1细胞系在二维培养下的形态，这些图像展示了类器官和二维细胞在形态上的差异。

图2展示了胆管癌患者来源的类器官（PDOs）在体内异种移植实验中形成的肿瘤，包括小鼠双侧大腿皮下注射PDOs后形成的肿瘤图片、不同PDOs在皮下异种移植中的生长曲线，以及通过超声确认的正位肝叶内注射PDOs形成的肿瘤和解剖后的肿瘤图片，这些结果证明了PDOs在体内形成肿瘤的能力以及它们作为胆管癌治疗反应研究模型的潜力。

图3通过苏木精-伊红（H&E）染色、免疫组化染色CK7、MUC1和TP53，对比了患者83的原发肿瘤、患者来源的类器官以及皮下和正位异种移植肿瘤的组织学特征，显示了PDOs和相应的异种移植肿瘤保留了与它们原始肿瘤相似的组织学特征，特别是在CK7和MUC1的强阳性表达以及P53的核积聚方面。

图4通过免疫荧光染色展示了胆管癌患者来源的细胞系（包括P68、P83和TFK-1）中CK7、CK19、EPCAM和TP53的表达情况，揭示了所有细胞系均显示出CK7和CK19的强表达以及P53的核积聚，同时由于它们的上皮起源，EpCAM也在所有胆管癌细胞系中被检测到，这些结果强调了这些细胞标记物在胆管癌中的表达模式及其在疾病特征中的重要性。

图5通过RNA测序和转录组分析，展示了胆管癌患者来源的类器官（PDOs）与其原始肿瘤在分子特征上的相似性，包括基于2770个显著变化基因的热图、主成分分析（PCA）、火山图以及与良性胆管组织相比PDOs中显著富集的途径网络和基因本体（GO）术语，以及基因集富集分析（GSEA），证实了PDOs在转录组水平上保留了原始肿瘤的关键分子特征和突变谱。

图6展示了胆管癌的人类临床前模型对抗癌药物的反应，包括二维细胞系和类器官对吉西他滨和索拉非尼的剂量反应曲线，以及皮下PDO衍生异种移植瘤对吉西他滨治疗的反应，通过比较治疗组和对照组的肿瘤体积变化，揭示了PDOs对这些常用化疗药物的个体化药物反应，其中吉西他滨显示出对肿瘤生长的抑制效果。

该研究成功建立了胆管癌患者来源的类器官（PDOs）及其衍生的二维细胞系，并展示了这些模型在小鼠体内形成皮下和正位肿瘤的能力，同时通过RNA测序和全外显子组测序验证了PDOs在转录组和基因组水平上与原始肿瘤的高度相似性。研究还评估了这些模型对常用化疗药物的反应，发现PDOs对药物的反应具有个体差异，与二维细胞系相比，PDOs能更好地模拟肿瘤对治疗的响应，为胆管癌的个性化医疗和新疗法的开发提供了有价值的临床前研究工具。

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