开发和优化用于潜在靶点识别和药物发现的人肝细胞癌患者来源类器官模型

摘要

我们对肝细胞癌（HCC）类器官形成的现有方案进行了全面概述和改进，涵盖了类器官培养的所有阶段。该系统可作为识别潜在治疗靶点和评估候选药物有效性的宝贵模型。

摘要

肝细胞癌 （HCC） 是全球范围内高度流行和致命的肿瘤，其发现较晚且缺乏有效的特异性治疗药物，因此需要对其发病机制和治疗进行进一步研究。类器官是一种与天然肿瘤组织非常相似且可以在 体外培养的新型模型，近年来引起了人们的极大兴趣，有许多关于肝癌类器官模型开发的报道。在这项研究中，我们成功地优化了程序并建立了培养方案，能够形成具有稳定传代和培养条件的更大尺寸的HCC类器官。本文全面概述了该过程的每个步骤，涵盖了HCC组织解离、类器官接种、培养、传代、冷冻保存和复苏的整个过程，并在本文中提供了详细的注意事项。这些类器官表现出与原始HCC组织的遗传相似性，可用于各种应用，包括识别肿瘤的潜在治疗靶点和随后的药物开发。

引言

肝细胞癌 （HCC） 是一种普遍存在且广泛多样化的肿瘤¹，在医学界引起了相当大的关注。HCC中谱系可塑性和大量异质性的存在表明，来自不同患者的肿瘤细胞，甚至同一患者体内的不同病变都可能表现出不同的分子和表型特征，从而为创新治疗方法的发展带来了巨大的障碍2,3,4,5 .因此，迫切需要加强对肝癌耐药性的生物学特性和机制的理解，以便为制定更有效的治疗策略提供信息。

近几十年来，研究人员致力于开发体外模型，以研究HCC ^3,4。尽管取得了一些进步，但局限性仍然存在。这些模型包含一系列技术，例如细胞系、原代细胞和患者来源的异种移植物 （PDX） 的利用。细胞系可作为从HCC患者获得的肿瘤细胞长期培养的体外模型，具有方便和易于扩增的优点。原代细胞模型涉及从患者肿瘤组织中直接分离和培养原代肿瘤细胞，从而提供与患者本身非常相似的生物学特征的表示。PDX模型需要将患者肿瘤组织移植到小鼠体内，目的是更忠实地模拟肿瘤的生长和反应。这些模型在HC....

研究方案

在广州医科大学附属肿瘤医院和研究所对各自患者进行人体活检组织，并征得患者知情同意书。有关本协议中使用的所有材料、试剂和仪器的详细信息 ，请参阅材料表 。

1. 从手术样本中建立患者来源的 HCC 类器官

注：HCC类器官的建立包括组织解离、类器官接种、培养、传代、冷冻保存和复苏等各个阶段。组织解离过程需要持续2小时，而将类器官接种到平板上大约需要40分钟。在此之后，使用HCC分离培养基对第一代HCC类器官进行10-14天的培养期。一旦达到令人满意的密度，就会进行类器官传代，这需要1小时。然后使用HCC扩增培养基维持类器官的后续培养物7-10天，这可能因类器官的生长速率和条件而异。

1. 组织解离
   1. 准备用品和材料
      1. 从手术前未接受过任何局部或全身治疗的患者中收集 1-2 cm³ 的 HCC 组织。手术切除后，将组织保持在组织保存溶液（表1）中的4°C直至处理。
         注意：高质量的新鲜组织样本对于成功建立类器官至关重要。及时处理样本很重要，最好在手术切除后 1-4 小时内处理，以保持组织活力。使用无菌材料和试剂在无菌环境中执行所有后续程序。
      2. 在37°C的培养箱中预热超低附着表面细胞培养板（24孔）1小时。 将冷冻的基底膜提取物（BME）在....

讨论

患者衍生类器官模型的一个显着好处在于它们能够忠实地复制肿瘤的生物学特征，包括组织结构和基因组景观。这些模型表现出非凡的准确性，并有效地反映了肿瘤的异质性和进展，即使在长时间的培养中也是如此^6,8,9。通过利用这种改进的类器官培养方案，我们有效地建立了患者来源的 HCC 类器官模型，促进了体外的?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
[Leu15]-gastrin I human	Merck	G9145
1.5 mL Microtubes	Merck	AXYMCT150LC
A8301 (TGFβ inhibitor)	Tocris Bioscience	2939
B27 Supplement (503), minus vitamin A	Thermo Fisher Scientific	12587010
B-27 Supplement (503), serum-free	Thermo Fisher Scientific	17504044
BMP7	Peprotech	120-03P
Cell strainer size 100 μm	Merck	CLS352360
CHIR99021	Merck	SML1046
Collagenase D	Merck	11088858001
Corning Costar Ultra-Low	Merck	CLS3473
Costar 24-well Clear Flat Bottom Ultra-Low Attachment Multiple Well Plates, Individually Wrapped, Sterile	Corning	3473
Costar 6-well Clear Flat Bottom Ultra-Low Attachment Multiple Well Plates, Individually Wrapped, Sterile	Corning	3471
Cultrex Organoid Harvesting Solution	R&D SYSTEMS	3700-100-01	Organoid harvesting solution
Cultrex Reduced Growth Factor BME, Type 2 PathClear (BME)	Merck	3533-005-02
DAPT	Merck	D5942
Dexamethasone	Merck	D4902
DMSO	Merck	C6164
DNaseI	Merck	DN25
Dulbecco's Modified Eagle Medium/Ham's F-12	Thermo Fisher Scientific	12634028	Advanced DMEM/F-12
Earle’s balanced salt solution (EBSS)	Thermo Fisher Scientific	24010043
Forceps	N/A	N/A
Forskolin	Tocris Bioscience	1099
GlutaMAX supplement	Thermo Fisher Scientific	35050061
HEPES, 1 M	Thermo Fisher Scientific	15630080
Leica DM6 B Fluorescence Motorized Microscope	Leica	N/A
N2 supplement (1003)	Thermo Fisher Scientific	17502048
N-acetylcysteine	Merck	A0737-5MG
Nicotinamide	Merck	N0636
Nunc 15 mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes	Thermo Fisher Scientific	339651
Nunc 50 mL Conical Sterile Polypropylene Centrifuge Tubes	Thermo Fisher Scientific	339653
Penicillin/streptomycin (10,000 U/mL)	Thermo Fisher Scientific	15140122
Recombinant human EGF	Peprotech	AF-100-15
Recombinant human FGF10	Peprotech	100-26
Recombinant human FGF19	Peprotech	100-32
Recombinant human HGF	Peprotech	100-39
Recombinant human Noggin	Peprotech	120-10C
Rho kinase inhibitor Y-27632 dihydrochloride	Merck	Y0503
R-spodin1-conditioned medium	(Broutier et al.)	N/A	Secretion of cell lines
Surgical scissors	N/A	N/A
Surgical specimen of tumor removed from HCC patients	Affiliated Cancer Hospital and Institute of Guangzhou Medical University	N/A
TNFα	Peprotech	315-01A
TrypLE Express Enzyme (1x), no phenol red	Thermo Fisher Scientific	12604013	Trypsin substitute
Wnt-3a-conditioned medium	(Broutier et al.)	N/A	Secretion of cell lines