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研究人员从人类干细胞中开发出第一个胰腺的3D类器官模型

根据欧洲癌症协会的数据,今年,欧洲将有超过 60,000 名成年人被诊断出患有胰腺癌,据统计,只有 10% 的成年人会在诊断后存活五年。由于胰腺癌隐藏在身体深处并且通常没有症状,因此通常在疾病进展到无法进行手术干预和/或扩散到全身后才被诊断出来。研究表明,早期发现胰腺肿瘤可使存活率翻两番;然而,目前还没有用于胰腺癌早期检测的经过验证和可靠的测试。

现在,贝斯以色列女执事医疗中心 (BIDMC) 癌症研究所的研究人员已经成功地创建了第一个人类干细胞胰腺的三维 (3D) 类器官模型。与之前用于研究胰腺癌的平台不同,这种首创的类器官模型包括在大多数胰腺癌中发挥关键作用的腺泡和导管结构。新的研究平台——预计目前不会指导患者护理——将为胰腺癌的起源和发展提供新的线索,并揭示发现早期诊断标志物和监测疾病的潜在方法。该团队的报告出现在Cell Stem Cell 中。

我们认为,如果我们有办法使用人类胰腺细胞对癌症进行正向工程,我们就可以开始了解这种疾病发展的最早步骤。该模型还可以作为一个平台来潜在地发现生物标志物——与疾病相关的可测量变化——我们希望在临床中使用它来监测癌症的发展。”

胰腺是一种分泌激素的器官,由导管和腺泡细胞结构组成。研究人员怀疑,最常见的胰腺癌(胰腺导管腺癌,或 PDAC)起源于腺泡和导管结构内衬的细胞。然而,直到现在,科学家们还未能在实验室中成功培养和维持人体腺泡结构,这对他们在模型中测试假设的能力提出了挑战。

为了迫使干细胞沿着成为导管和腺泡细胞的道路前进,Muthuswamy 实验室 BIDMC 的讲师或医学教授 Ling Huang 与哈佛大学的 Doug Melton 实验室合作,有条不紊地测试了不同时间长度的细胞生长培养基的各种组合. 该研究中展示了五年多工作的高潮,这是研究人员第一次成功地在培养物中生成人类腺泡细胞,并将其保持足够长的时间以便能够在实验中使用它们。

“这就像一个烹饪食谱——一个复杂的食谱,史无前例,”同时也是哈佛医学院医学副教授的 Muthuswamy 说。“只有当你以正确的比例使用所有正确的成分并以正确的顺序使用它们时,你才能让细胞变成腺泡细胞。”

接下来,BIDMC 的研究员 Huang 和 Ridhdhi Desai 使用了导管和腺泡类器官的两个独立谱系,这些类器官经过工程改造以包含已知与胰腺癌相关的基因突变。当这些类器官后来被植入小鼠体内时,不同的谱系表现出不同的、可预测的方式。例如,一种突变导致十分之七的移植了腺泡样类器官的小鼠发生了类似于人类早期胰腺癌的细胞变化。

“了解调节这些事件的机制将为调节胰腺癌发生的事件提供重要的见解,”Muthuswamy 说,他强调将这种腺泡类器官技术直接用于当今患有癌症的患者可能是有限的。“我们的想法是看看我们是否可以确定生物标志物来使未来的患者受益——包括筛查那些患胰腺癌的高危人群,这样我们就可以在为时已晚之前发现它。”

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