Nature子刊：患者来源的类器官，为乳腺癌脑转移带来新见解

近日，Nature Communications 期刊发表了一篇题为：Genomic profiling and pre-clinical modelling of breast cancer leptomeningeal metastasis reveals acquisition of a lobular-like phenotype 的研究论文。

该研究利用脑脊液（CSF）的细胞游离DNA（cfDNA）和CSF播散性肿瘤细胞（DTC）来探索乳腺癌软脑膜转移（BCLM）的克隆演变以及软脑膜和颅外转移部位之间的异质性。首次揭示了乳腺癌软脑膜转移（BCLM）细胞早期从乳腺原发肿瘤扩散，并获得了通常与小叶性乳腺癌相关的特征。

该研究还使用脑脊液中播散性肿瘤细胞（DTC）构建了乳腺癌软脑膜转移（BCLM）患者来源的肿瘤类器官，并进一步构建了BCLM的体内动物模型。这些微型肿瘤类器官模拟了细胞与周围环境相互作用的生理环境，帮助研究人员更详细地了解乳腺癌软脑膜转移（BCLM）。

在这项研究中，研究团队尝试了一种新的、更少侵入性的获取肿瘤组织进行分析的方法——液体活检。肿瘤细胞会释放循环肿瘤DNA（ctDNA）到体液（例如血液）中，形成细胞游离DNA（cfDNA），这些cfDNA是由身体中各种细胞释放的DNA片段的集合。收集这些体液的样本可以揭示关于癌症及其与环境的相互作用的信息。

之前的研究使用下一代测序（NGS）技术，来检测脑脊液（CSF）中有限数量基因的变异。而这是第一项进行大规模全外显子组下一代测序的研究，涵盖了同一患者的血浆和脑脊液（CSF）中的所有20000个基因。此外，还对来自原发乳腺癌肿瘤和癌症扩散到其他部位的组织进行了测序。这种方法使得软脑膜转移细胞的遗传物质与身体其他部位的遗传物质进行比较成为可能。

全外显子组测序技术对BCLM的分子特征进行分析

研究团队还使用播散性肿瘤细胞（DTC）——从原发肿瘤分离并扩散到软脑膜的恶性细胞，构建了乳腺癌软脑膜转移（BCLM）患者来源的肿瘤类器官，并进一步构建了BCLM的体内动物模型。这些微型肿瘤类器官模拟了细胞与周围环境相互作用的生理环境，帮助研究人员更详细地了解乳腺癌软脑膜转移（BCLM）。

通过对样本之间的比较，该研究发现，软脑膜转移肿瘤细胞获得了额外的突变，包括一些可能影响治疗反应的突变。因此，BCLM的遗传物质与原发性乳腺肿瘤的遗传物质明显不同。在脑脊液cfDNA和原发性肿瘤中出现的突变总数中，48%仅出现在脑脊液cfDNA中，而20%仅出现在原发性肿瘤中。同样，在脑脊液cfDNA和血浆cfDNA中的所有突变中，25%仅出现在前者，而17%仅出现在后者。

通过使用ClonEvol可视化分析工具来观察BCLM的演变，研究团队还证实了BCLM在早期阶段就开始与原发性肿瘤在遗传上不同。这些发现表明，BCLM以增强其在软脑膜部位存活的方式进化。

根据对播散性肿瘤细胞（DTC）及肿瘤类器官的观察，研究团队，这种生物适应也使细胞在内分泌器官（包括卵巢）中具有生长优势。他们认为，这表明细胞变得类似于小叶性乳腺癌细胞，它们使用内分泌器官中的激素来生长。

比较软脑膜转移与身体其他部位转移的进化差异，血浆cfDNA比脑脊液cfDNA更容易受到化疗的影响。这表明血脑屏障和血脑脊液屏障在一定程度上保护了软脑膜中的癌细胞。

总的来说，该研究利用脑脊液（CSF）的细胞游离DNA（cfDNA）和CSF播散性肿瘤细胞（DTC）来探索乳腺癌软脑膜转移（BCLM）的克隆演变以及软脑膜和颅外转移部位之间的异质性。81% （17/21）的BCLM病例检测到具有潜在治疗作用的体细胞突变，其中19%仅在脑脊液cfDNA中检测到。该研究首次揭示了乳腺癌软脑膜转移（BCLM）细胞早期从乳腺原发肿瘤扩散，并获得了通常与小叶性乳腺癌相关的特征。

该研究还通过对脑脊液播散性肿瘤细胞（DTC）的3D培养，建立了BCLM患者来源的肿瘤类器官，并用于成功生成BCLM体内动物模型。这些数据进一步揭示了BCLM具有独特的基因组突变谱，为这种难治性转移性疾病提供了潜在治疗靶点。

注射患者来源的类器官，构建BCLM小鼠模型

总的来说，该研究证明了对脑脊液进行液体活检，以及随后构建的患者来源的类器官的潜力，该研究描述的检测方法和构建的BCLM小鼠模型为乳腺癌软脑膜转移（BCLM）研究提供了及时的资源，有望帮助改善患者的治疗选择和生存。