Hans Clevers团队新发现！Cancer Cell：患者来源的类器官模型发现神经内分泌肿瘤新的治疗靶点

神经内分泌肿瘤(Neuroendocrine neoplasms, NENs)具有神经内分泌分化的特征，在肺和胃肠胰系统中发病率最高。神经内分泌肿瘤包含高分化的神经内分泌瘤（neuroendocrine tumors, NETs）和低分化的神经内分泌癌（neuroendocrine carcinomas, NECs），其中，神经内分泌癌的中位预期寿命小于1年。

神经内分泌癌可进一步细分为小细胞神经内分泌癌（small cell NECs）和大细胞神经内分泌癌 (LCNECs)。小细胞神经内分泌癌在肺部最常见，占所有肺癌的15%，是神经内分泌癌中研究相对较多的肿瘤类型。大细胞神经内分泌癌在胃肠胰系统中更为常见，但研究相对较少，相关的治疗指南仍处于初级阶段。

然而，目前神经内分泌肿瘤（NEN）患者的治疗选择有限，部分原因是缺乏准确的研究模型。来自荷兰Hubrecht研究所的Hans Clevers团队，从神经内分泌瘤（NETs）、起源于多个身体部位的大细胞神经内分泌癌（LCNEC）中分别建立了患者来源的肿瘤类器官（patient-derived tumor organoids, PDTO），这种模型可以在体外维持患者肿瘤的基因表达模式、肿瘤内异质性和进化过程。相关成果以“Druggable growth dependencies and tumor evolution analysis in patient-derived organoids of neuroendocrine neoplasms from multiple body sites”为题，近期发表于Cancer Cell杂志上。

构建NET和LCNEC的PDTO模型

手术切除样本或者活检标本通过酶消化以后，制备的细胞悬液包埋在基底膜提取物（basement membrane extract, BME）中，然后浸没在培养基中。构建成功的PDTO模型可以进行体外扩增，并用于下游分析。

研究团队成功建立了11个肺神经内分泌瘤、6个大细胞神经内分泌癌的PDTO品系（可在体外长期培养），以及9个小肠神经内分泌瘤的PDTO短期培养物（最长培养4代）。其中，一个通过针刺活检样本建立的品系mLCNEC23，证明了从少量患者样本中建立大细胞神经内分泌癌PDTO模型的可行性。在构建难度方面，大细胞神经内分泌癌样本相对容易，成功率在75%（8例样本中由6例完成建系）；而肺神经内分泌瘤样本的成功率在37%（30例样本中有11例完成建系，能扩增4代或者1年以上）

PDTO模型构建示意图

（doi: 10.1016/j.ccell.2023.11.007）

神经内分泌肿瘤PDTO模型

体外复刻疾病特异性生长表型和基因图谱

通过对27个PDTO样本中的13个进行组织病理学分析，研究人员发现PDTO模型获得了与其原发肿瘤匹配的组织学特征。通过对的神经内分泌标记物的表征，如嗜铬粒蛋白A （chromogranin A, CHGA）、突触素（synaptophysin, SYP）和CD56/NCAM1，证实了PDTO模型的神经内分泌来源。PDTO及其匹配的亲代肿瘤在在相同大小视野中显示出相似的Ki67（一种细胞增殖标志物）阳性细胞数量。肺神经内分泌瘤和大细胞神经内分泌癌的PDTO模型也表现出不同的体外增殖速度。

利用RNA测序（RNA-seq）和全基因测序（whole genome sequencing, WGS）,科研人员发现神经内分泌肿瘤PDTO可以维持其亲代肿瘤的基因表达谱和基因组景观。

PDTO及其亲代肿瘤的组织病理分析结果比对

（doi: 10.1016/j.ccell.2023.11.007）

PDTO模型

为神经内分泌肿瘤患者进行“替身试药”

研究团队采用剂量滴定法检测几种药物对1个肺神经内分泌瘤（品系代号：LNET10）和5个大细胞神经内分泌癌PDTO的影响。他们首先测试了类器官对紫杉烷（taxane）、紫杉醇（paclitaxel）和mTOR抑制剂依维莫司（everolimus）的反应，观察到每个PDTO品系对药物的反应不同，而且6个PDTO中有4个对全部药物都有一定的反应。

由于一些BRAF突变患者对BRAF和MEK抑制剂联合治疗表现出显著的临床反应，因此研究人员选择肺神经内分泌瘤PDTO品系LNET10（具有BRAF V600E突变位点）进行测试，观察PDTO模型能否预测靶向治疗的效果。结果显示，BRAF突变的LNET10分别对BRAF抑制剂达非尼（dabrafenib）、MEK抑制剂曲美替尼（trametinib）以及联合用药都具有敏感性，而且联合治疗并未提高肿瘤杀伤效果。值得注意的是，无论是独立用药还是联合用药都不能杀死LNET10中的全部细胞。据称，LNET10样本来源患者曾使用相同的联合用药方案，治疗后期发生了肿瘤复发和耐药。

科研人员基于PDTO模型，发现ASCL1是大细胞神经内分泌癌对BCL-2抑制剂（navitoclax）治疗反应的潜在生物标志物，为大细胞神经内分泌癌患者找到新的治疗手段。此外，他们还发现肺神经内分泌瘤PDTO对EGF的依赖性，在一个独立的队列研究中，发现大约50%的肺神经内分泌瘤表达EGFR。

BCL-2抑制剂的药物反应与ASCL1表达量的相关性

（doi: 10.1016/j.ccell.2023.11.007）

应用前景

本人的第一作者Talya L. Dayton博士接受采访时表示，团队新开发的人神经内分泌肿瘤模型，为在实验室中研究该疾病提供了一种新的方法。这使科学家能够深入了解这些肿瘤的生物学，有望找到有效的治疗方法。

本项研究建立了一个人神经内分泌肿瘤PDTO生物样本库，囊括了目前尚未得到充分研究的大细胞神经内分泌癌、低级别肺神经内分泌瘤以及临床侵袭性肺神经内分泌瘤。对于无论是缓慢生长的肿瘤，还是恶性增殖的转移癌，POTO模型均可以在体外充分复刻临床样本的体内特征，为该疾病的研究提供了重要资源，让旨在确定疾病进展机制和预测疾病进展因素的研究成为可能。虽然本文还需要进一步的完善，但其结论再次强调了临床前模型对整个神经内分泌肿瘤谱的重要性，为肺神经内分泌肿瘤患者的治疗开辟了一条新的途径。

参考文献：

1.https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(23)00398-7

2.https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231211114511.htm

3.https://www.genengnews.com/topics/cancer/novel-therapeutic-target-for-neuroendocrine-tumors-uncovered/