14.4.6　中枢神经系统肿瘤类器官进展

中枢神经系统肿瘤（central nervous system tumors，CNS tumors）是一类肿瘤异质性很高的肿瘤，根据GLOBOCAN2020的统计，2020年全世界中枢神经系统肿瘤新发病例数为308 102例，死亡病例数为251 329例。2015年我国中枢神经系统肿瘤新发病例数和病死人数分别为10.16万和6.1万。中枢神经系统肿瘤一般预后较差［1］，根据CORCORD-3研究的统计，患者5年生存率一般在40%以下［98］。胶质细胞瘤（gliomas）是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，占中枢神经系统恶性肿瘤的80%左右。根据WHO中枢神经系统肿瘤分类，胶质瘤可以分为低级别胶质瘤（Ⅰ-Ⅱ级）和高级别胶质瘤（Ⅲ-Ⅳ级），其中低级别胶质瘤生长较慢，侵袭性较弱；高级别胶质瘤恶性程度高，进展较快，患者预后较差。胶质瘤的研究目前缺少良好的体外肿瘤模型来预测患者疗效及探索肿瘤进展机制。本节主要讲述胶质瘤类器官的研究进展。

胶质瘤是一类肿瘤异质性很高的肿瘤，其中胶质母细胞瘤是WHO分级Ⅳ级的恶性程度最高的胶质瘤，其预后较差，患者五年生存率在5%左右。目前常见的胶质瘤模型中，2D的胶质瘤细胞系无法较好模拟胶质瘤的三维结构以及与正常组织细胞之间的相互作用；受限于人类和小鼠大脑的实质性差异，基因编辑的小鼠模型在胶质瘤的研究中作用也有限，小鼠模型的结果难以在相关的临床实验中完美复现。此外，无论是基因编辑的小鼠胶质瘤模型还是PDX，都存在耗费时间长、费用高和与高通量药物筛选不能兼容的问题。目前胶质瘤的探究亟须能够较好模拟肿瘤异质性、肿瘤微环境以及可用于疗效预测以及高通量药物筛选的相关模型。

脑类器官是指体外培养的来自人多能干细胞（human pluripotent stem cells，hPSCs）的复杂三维神经组织。在脑类器官发育过程中，多能干细胞经过神经分化和自组织形成类似于发育中的人类大脑的组织结构。模拟皮层发育的脑类器官能够较好地概括人类大脑皮层的细胞多样性，包括神经前体细胞、星形胶质细胞前体细胞、少突胶质细胞前体细胞、兴奋性神经元、抑制性神经元等［99］。此外，研究表明脑类器官具有较好的重复性，因而可以用于模拟人脑的关键特点，包括细胞分布和组织、生理结构、电活动和神经元网络。最新的研究还建立了脉络膜丛样的类器官，能够模拟血脑屏障的选择性屏障功能，可用于评价候选药物透过血脑屏障的功能。因此，不同类型的脑类器官已成为探索神经系统疾病包括胶质瘤的独特模型。

除了直接从患者胶质瘤组织中提取胶质瘤类器官的方法，目前常见的基于脑类器官技术的胶质瘤类器官模型分为两种（图14-4）：①在正常脑组织三维环境中用基因编辑方法诱导出胶质瘤类器官模型，该方案可用于研究导致肿瘤形成的早期遗传学事件，并能够对胶质瘤常见驱动癌基因突变进行针对性研究；②在脑类器官中以单个细胞或者细胞球的方式引入患者来源的胶质瘤干细胞，以形成脑类器官胶质瘤模型（cerebral organoid glioma，GLICO）［100］，该模型在融合过程中能够较好模拟胶质瘤临床特征，可用于药物筛选和对肿瘤侵袭性的研究［101］。最近发表的一项研究比较了不同的胶质母细胞瘤模型及其模拟原发肿瘤细胞状态的能力，通过比对来自4种模型的单细胞转录组测序结果，发现在胶质瘤球、肿瘤类器官、原位PDX和GLICO中，GLICO与原发肿瘤细胞状态的组成最接近［99，100］。(https://www.daowen.com)

图14-4　胶质瘤类器官培养模型示意图［99］

目前脑类器官加胶质瘤类器官的混合模型可作为功能、多组学等研究的有价值和可靠的平台，对于揭示胶质母细胞瘤核心特点，如肿瘤浸润和缺氧的潜在机制具有重要意义。同时，混合模型还可提供先进的药物筛选系统，针对胶质母细胞瘤的治疗和耐药等问题寻找新的潜在治疗靶点和逆转耐药靶点。目前胶质瘤类器官中脉管系统和免疫细胞的共培养还在起步阶段，期待更多研究带来相关进展。