WCLC 2024 | 类器官领域重磅研究速览

由国际肺癌研究协会（IASLC）举办的2024年世界肺癌大会（WCLC）于9月7-10日在美国圣迭戈成功举行。WCLC是致力于肺癌和其他胸部恶性肿瘤的多学科肿瘤学会议，每届都有来自全球100多个国家的7000多名专业人士参会，共同探讨肺癌和其他胸部恶性肿瘤的前沿诊疗进展。本次会议上，众多研究团队公布了肺癌类器官在探究肿瘤微环境、药物筛选及个体化治疗等领域的最新成果。

1. 【AbsEP.12B.11 ePoster】

• 标题：Clinical Treatment Selected by Patient-Derived Organoid in a Patient with Stage IV Lung Adenocarcinoma with Unique ALK Alternation （患者来源类器官指导的临床治疗：一例具有特殊ALK变异的IV期肺腺癌患者）
• 作者及单位：H. Li¹, W. Wang¹, L. Ye¹, X. Xu²

1中国温州医科大学；2中国上海市肺科医院

• 介绍：间变性淋巴瘤激酶（ALK）的融合变异在非小细胞肺癌（NSCLC）患者中约占3-5%，是该疾病的关键分子靶点。除了常见的EML4-ALK融合外，不断有新的融合突变被发现，但这些新发现的变异对ALK酪氨酸激酶抑制剂（ALK-TKIs）的反应尚未明确。为了探究这些变异对治疗响应的影响，我们使用了患者来源的类器官（PDOs）进行药物筛选，有望为癌症患者的个性化治疗提供新的选择。

• 方法：我们报告了一例IV期肺腺癌患者的病例，该患者具有ALK 1171N和ALK 1171S突变，包括非互易性与互易性ALK融合（EML4-ALK和NBAS-ALK）。我们建立了相应的PDOs模型，并利用其进行药物敏感性测试。随后将测试结果与患者临床疗效进行比较，以评估 PDOs 药敏检测在临床治疗中的应用潜力。

• 结果：治疗过程如图 1所示。H&E染色和免疫组化（图 2）结果表明，PDOs保留了原始肿瘤的组织病理学特征，其基因检测结果显示EML4-ALK和NBAS-ALK在PDOs中的表达与原始肿瘤一致。此外，利用PDOs模型进行的药物敏感性测试准确地预测了患者对药物治疗的临床反应。

• 结论：本研究验证了患者来源的类器官（PDOs）作为预测肺癌治疗的预临床模型的有效性，尤其是在针对罕见和非常见ALK融合突变的药物敏感性测试方面，能够准确预测患者的临床反应。证明了PDO在个体化医疗中的应用潜力，并为今后的肺癌治疗发展提供了重要的预临床数据。

图1                                 

图2

2. 【AbsEP.02E.01 ePoster】

• 标题：Development of Patient-Derived and Xenograft-Derived Organoids for Lung Adenocarcinoma Study（针对肺腺癌研究的患者来源和异种移植来源类器官的开发）
• 作者：W. Luo、M. Xu、D. Pu、N. Wong、C.S-H. Ng
• 单位：香港中文大学，中国香港

• 介绍：肺腺癌（LUAD）是全球范围内一个严峻的健康挑战，其特征是肿瘤内存在复杂的遗传变异。原发性肿瘤与许多体外模型之间的差异限制了对肺腺癌发病机制及进展的研究。而直接利用人体组织生成的肺腺癌类器官能够保留患者肿瘤的遗传和表型特征，这对于肺腺癌的研究具有重要意义。我们的研究旨在为未来的肺腺癌研究开发一种先进的临床前模型。

• 方法：在获得肺腺癌患者书面同意后，从非肿瘤性肺组织和LUAD组织中分离新鲜的肺细胞和LUAD细胞。随后，将这些细胞嵌入基质胶中，并使用不同的培养基进行培养。此外，通过将肿瘤细胞注射到NSG小鼠中，生成患者来源的肿瘤异种移植（PDX）模型。随后，从PDX模型中分离出肿瘤细胞，并将其培养成异种移植来源的类器官（PDXO）。组织培养的示意图如图 1A所示。对建立的类器官和原始肿瘤组织进行病理组织学分析和下一代测序以进行表征分析。

• 结果：在形态学特征上，肺类器官展现出囊腺结构，具有单层腔室的特征，而LUAD类器官则表现为密集堆积的球状体，且壁显著增厚（图 1B）。肺类器官重现了肺泡II型细胞标志物（SFTPC和SFTPB）和肺泡I型细胞标志物（AQP5）表达的表型特征。LUAD类器官则特异性地表达了TTF-1和Napsin A等免疫标志物。全外显子组测序和转录组分析则揭示了类器官中的遗传模式和突变情况与原始肿瘤组织高度一致。

• 结论：我们直接从患者和PDX中开发了非肿瘤肺和肺腺癌（LUAD）类器官，为未来研究提供了强有力的实验模型，通过对类器官表型和遗传特征进行深入分析，发现其在肺腺癌患者个体化治疗方面具有巨大潜力。

 图1

3. 【AbsEP.02G.01 ePoster】

• 标题：Differentiation and Metabolic Phenotypes of Lung Squamous Cell Carcinoma Organoids are Modified by the Tumor Microenvironments（肿瘤微环境影响肺鳞状细胞癌类器官的分化和代谢表型）
• 作者：H. Ogawa^1,2, T. Koga1, Y. Inoue³, Y. Fujibayashi^1,2, R. Navab³, Q. Li³, N-A. Pham³, N. Radulovich³, N. Bernards¹, Y. Sata¹, S. Kitazawa¹, Y. Hiraishi¹, F. Yokote¹, T. Aoi⁴, Y. Maniwa², M-S. Tsao³, K. Yasufuku^1,5
• 单位：1多伦多综合医院，2神户大学医院，3玛格丽特癌症中心，4神户大学，5多伦多大学生物医学工程研究所

• 介绍：肿瘤类器官被认为是一种新型的临床前模型，其保留了原始肿瘤的遗传和转录组特征。我们旨在探究肿瘤微环境对肺鳞状细胞癌（SqCC）类器官的影响。

• 方法：从患者来源的肿瘤异种移植模型（PHLC377）中构建了SqCC类器官（XDO）模型。首先，使用慢病毒将mCherry转导进XDO377（命名为XDO377mCh），然后将XDO377mCh经皮下和气管内注射到NSG小鼠的体内。对比XDO377mCh衍生的皮下肿瘤和肺部肿瘤的组织病理学和基因表达谱。此外，从XDO377mCh来源的皮下肿瘤和肺部肿瘤中提取肿瘤细胞在体外构建了新的肿瘤类器官，并与亲代XDO377mCh类器官进行比较。

• 结果：病理结果显示，小鼠原位肺肿瘤为低分化非角化型表型，而皮下肿瘤和亲本肿瘤表现为中分化角化型鳞状细胞癌。免疫组织化学显示，与肺部肿瘤相比，皮下肿瘤中鳞状细胞癌标志物（P40、P63、SOX2）的表达强度更高。此外，通过RNA测序证实了这些发现，结果显示皮下肿瘤中鳞状细胞癌标志物的表达水平显著升高。GSEA分析进一步揭示了皮下肿瘤中与“MTOR1信号通路”、“糖酵解”和“缺氧”相关的通路显著上调。未观察到皮下和肺部肿瘤衍生的类器官与亲本XDO377mCh之间的组织病理学或基因表达谱有显著差异。

• 结论：研究结果表明，肺鳞状细胞癌的分化和代谢状态受到肿瘤微环境的可逆性影响。肿瘤类器官有助于理解由微环境调节的肿瘤可塑性的分子机制。

 4. 【AbsEP.03E.01 ePoster】

• 标题：Patient-Derived Organoids Can Predict Response to Chemotherapy and Targeted Thrapy in Lung Cancer Patients（患者来源的类器官可预测肺癌患者对化疗和靶向治疗的反应）
• 作者：C. Wang¹, J. Ni¹, J. Zhu1, B. Chen¹, X. Xu², B. Tian^3,4
• 单位：1同济大学医学院上海市肺科医院，2复旦大学上海医学院放射医学研究所，3复旦大学附属中山医院骨科，4复旦大学附属中山医院癌症中心

• 介绍：肺癌是一种治疗上极具挑战性的疾病，具有显著的个体间异质性，并且有众多的临床治疗药物选择。但是目前尚缺乏能够准确预测患者对化疗和靶向治疗反应的生物标志物。在本研究中，我们旨在评估患者来源的类器官（PDOs）在预测临床药物反应方面的潜力。

• 方法：本研究通过CT引导下的经皮肺穿刺或支气管镜活检获取了肺癌患者的组织样本，并从中分离肺癌细胞在体外进行培养。随后采用病理学检测、下一代测序以及药物敏感性测试来评估每位患者对特定药物的敏感性。

• 结果：我们从60名肺癌患者的穿刺或活检组织中成功构建了54个肺癌类器官，建成率为90%。通过体外药物敏感性检测，发现检测结果与患者的临床反应具有相关性。PDOs在化疗和靶向治疗药物反应上表现出了显著的患者间和患者内异质性。此外，药物敏感性测试的结果与患者的临床治疗反应以及无进展生存期（PFS）相关。

• 结论：我们的研究表明，PDOs可以有效预测肺癌患者对化疗和靶向药物的反应，并且可能成为肺癌治疗中一种重要的伴随诊断工具，从而帮助制定个性化治疗策略并增进对肿瘤异质性的理解。

5. 【AbsEP.03E.03 ePoster】

• 标题：Next Step for R1 Resection of Tracheal/Bronchial Malignant Tumor - Organoids Predict Adjuvant Therapy Response（气管/支气管恶性肿瘤R1切除的下一步—类器官预测辅助治疗反应）
• 作者：R. Wang, L. Zhang, Y. Chen, C. Wang, J. Chen, J. Sun, S. Li
• 单位：广州医科大学附属第一医院

• 介绍：目前，气管恶性肿瘤的辅助治疗尚无公认的指南。这项前瞻性试点研究旨在确定患者来源的类器官（PDOs）是否可以模拟或预测切缘阳性（R1切除）的气管/支气管癌的术后辅助治疗结果。

• 方法：纳入气管/支气管恶性肿瘤R1切除的患者，从其手术标本中建立PDO。通过组织染色对PDO进行鉴定，随后进行了药物和放射敏感性测试。通过暴露前后细胞活力的比较以及明场形态学观察，将敏感性分为高度敏感（A级）、中度敏感（B级）、轻度敏感（C级）或不敏感（D级）四个等级。随后选择最有效的治疗方案用于患者的辅助治疗。辅助治疗效果的评估遵循RECIST 1.1版标准，从而全面评估基于PDO药敏结果指导治疗的可行性。

• 结果：本研究共招募了6名患者，均成功建立了PDOs。病理类型涵盖了睾丸核蛋白癌（NUT-C）1例、黏液表皮样癌（MEC）2例、腺样囊性癌（ACC）2例和鳞状细胞癌（SCC）1例。其中NUT-C对化疗表现为高度敏感，SCC对免疫治疗表现为轻度敏感，而其余类型对放疗高度敏感。所有患者均接受了相应的辅助治疗，并通过CT和支气管镜检查以评估治疗效果。对于接受相应辅助治疗的患者，中位随访时间为4.5个月（范围为3至8个月），未观察到病灶复发或转移，且与术前状态相比，患者的生活质量得到了显著改善。

• 结论：气管/支气管肿瘤的患者来源类器官（PDOs）可用于预测辅助治疗敏感性，并在R1切除病例中具有降低复发风险和改善预后的临床益处，可为更大规模试验提供依据。

6. 【AbsP1.03F.02 Poster】

• 标题：Establishment of EBUS-TBNA Sample Derived Lung Cancer Organoid and Xenograft and Utility for Development of Targeted Therapy（建立EBUS-TBNA样本衍生的肺癌类器官和异种移植及其在靶向疗法开发中的应用）
• 作者：T. Koga¹, H. Ogawa1, N. Radulovich², N-A. Pham², M. Li², Y. Wang², Y. Sata¹, S. Kitazawa¹, Y. Hiraishi¹, T. Ishiwata¹, A. Effat¹, K. Kazlovich¹, F. Yokote¹, T. Yanagihara¹, K. Nakahashi¹, Y. Fujibayashi¹, N. Bernards¹, M-S. Tsao², K. Yasufuku¹
• 单位：1多伦多综合医院，2玛格丽特癌症中心

• 介绍：肺癌患者来源的类器官（PDOs）是一种新型的临床前研究模型。在这里，我们探索了使用超声引导下经支气管镜针吸活检术（EBUS-TBNA）从晚期肺癌患者中建立肺癌类器官的方法。

• 方法：使用肺癌活检样本分别构建了PDOs和患者来源的肿瘤异种移植（PDX）模型，并进一步从PDX模型中建立了PDX来源的类器官（XDOs）。在PDO的构建过程中，使用胶原酶II将EBUS样本或PDX肿瘤组织消化为单细胞。随后将肿瘤细胞包埋在基质胶中，并在本研究所开发的M27类器官培养基中培养。PDX模型是通过将EBUS样本皮下移植到NSG小鼠中建立的。对经过十次以上传代的PDO模型以及经过两次以上传代的PDX模型进行了组织学验证，以排除非肿瘤细胞的潜在影响。此外，对PDO和PDX模型进行全外显子测序、转录组测序和组织病理学检查，以全面评估它们的遗传和表型特征。最后，评估了药物在PDO和PDX模型中的药物敏感性，并将其结果与对应患者的临床治疗反应进行了对比。

• 结果：从71个肺癌样本中成功建立了6个稳定的PDO，成功率为8.5%，其中包括3个肺腺癌和3个小细胞肺癌。从106个样本中生成了20个稳定的PDX，成功率为18.9%。从PDX衍生的肿瘤中建立了14个稳定的XDO，成功率为70%，包括5个腺癌、2个鳞状细胞癌、6个小细胞肺癌和1个大细胞神经内分泌癌。在模型建立过程中，共检测到4个非癌细胞生长，包括在PDX中发现的2例淋巴瘤、在PDO中发现的1例正常气道细胞及在XDO中发现的1例小鼠细胞生长。PDO模型很好地重现了原始肿瘤组织病理和遗传学特征。药物敏感性测试结果显示3个PDX和XDO模型对化疗的敏感性与患者临床反应一致。此外，HER2改变的模型表现出反应异质性，一例HER2扩增的PDO对HER2靶向治疗表现出强敏感性，而另一例具有HER2外显子20插入的PDO则表现出耐药性。整体而言，PDO和XDO模型适用于药物筛选实验，并且在具有罕见MAP2K点突变的XDO模型中观察到对MEK抑制剂的反应。

• 结论：我们利用EBUS样本成功建立了PDO和PDX模型，这些模型能够再现肿瘤特征，并为深入探索肿瘤生物学机制和药物筛选提供了一个创新的临床前研究平台。

7. 【AbsP1.03F.03 Poster】

• 标题：Utility of Patient-Derived Xenograft and Xenograft-Derived Organoid Models with EGFR Mutation to Study EGFR-TKI Resistance.（利用患者来源的异种移植和异种移植来源的类器官模型研究EGFR突变以探讨EGFR-TKI耐药性）
• 作者：T. Koga¹, N-A. Pham², J. Rosen², Q. Li², A. Arivajiagane², K. Hueniken², S. Khan², M. Khalil², N. Radulovich², F.A. Shepherd², K. Yasufuku¹, G. Liu², M-S. Tsao²
• 单位：1多伦多综合医院，2玛格丽特癌症中心

• 介绍：EGFR驱动突变是肺腺癌中最常见的药物治疗的突变靶点，然而，临床治疗仍然存在许多问题，例如奥希替尼获得性耐药。我们分别构建了初治和对EGFR酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）耐药的患者来源的肿瘤异种移植（PDX）模型及其匹配的异种移植模型来源类器官（XDO）模型。

• 方法：将来自手术切除或活检的样本移植到NSG小鼠中，并连续传代两次或更多次以生成稳定的PDX模型。随后从PDX模型中建立XDO模型（传代超过10次时认为XDO稳定）。对两种模型进行全外显子测序、转录组测序以及病理检测，并评估其对TKIs的敏感性。我们在稳定的XDO模型上进行药物筛选，以发现和验证克服TKI耐药性的新型治疗策略。

• 结果：共成功建立了22个PDX模型，其中7个（32%）来自初治患者，15个（68%）来自EGFR-TKI治疗后的患者。具体突变类型包括12个（55%）外显子19缺失突变，9个（41%）外显子21L858R突变，以及1个（4%）外显子19插入突变。在来自EGFR-TKI治疗后患者的15个PDX模型中，2个是在一线奥希替尼治疗后建立，8个是在二线或更晚线奥希替尼治疗后建立，5个是仅接受一代或二代EGFR-TKIs治疗后建立。在9个奥希替尼耐药样本的PDX中，有3个发现MET扩增，且分别鉴定出G719、G724、G796及C797 EGFR共突变，同时伴有其他基因改变。对13个PDX模型进行EGFR-TKIs的敏感性评估，其中10个模型药敏检测结果与患者临床用药反应对比，一致性可达80%。此外，还从18个PDX中成功建立了12个XDOs模型，并对14种药物进行了筛选，结果显示2个XDOs对奥希替尼表现出强敏感性，7个表现出中等敏感性，3个表现出耐药性。另外我们正在对奥希替尼耐药的XDOs模型进行高通量药物筛选，以确定可能克服EGFR-TKI耐药性的潜在药物组合。

• 结论：我们成功建立了EGFR突变患者衍生的PDX和XDO模型，这些模型对EGFR-TKIs敏感性不同，并且与患者的临床反应一致，这为研究克服奥希替尼耐药机制提供了重要的实验基础。

转载来源：chexmed