无Matrigel肺肿瘤类器官培养方案

研究概述

肺类器官是研究癌症机制和治疗耐药性的重要工具，但其生长通常依赖昂贵的动物源性 Matrigel。本研究提出了一种无需 Matrigel 即可扩增和维持肺源性类器官的实验方案，描述了建立肺癌类器官、免疫组化染色以及使用 ClinoStar 培养的步骤。

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核心发现

• 成功建立：从手术切除的肺组织中成功建立患者源性类器官（PDO）
• 无 Matrigel 培养：使用 ClinoReactor 悬浮系统无需 Matrigel 即可培养扩增肺类器官
• 组织保真度：无 Matrigel 培养的类器官保持了与原代肿瘤的关键特征一致性
• 适用性：方案已针对肺癌优化，也可适用于其他类器官类型（如结肠癌）

关键图表

图1：手术切除肺组织示例

肺癌组织分为三部分用于不同需求：1）FFPE 组织 2）SNAP 冷冻 3）类器官培养。切碎的组织将用于获取类器官。

图2：红细胞裂解前后对比

(A) 解离组织的沉淀因红细胞存在呈红色；(B) 红细胞裂解孵育后，红细胞被清除，沉淀呈白色。

图3：手术切除建立的肺类器官示例

(A) 和 (B) 均展示了从手术切除建立的类器官示例。每列顶部标注传代数，使用 TrypLE 进行扩增。比例尺 = 200 μm。

图4：肺类器官扩增示例

(A) 准备分种到 ClinoReactor 的 PDO 培养物。(B) 和 (C) 展示了来自同一稳定类器官系第 4 天（上）和第 10 天（下）的类器官。(B) 显示 ClinoReactor 中无 Matrigel 生长的类器官，(C) 显示含 Matrigel 生长的类器官。比例尺 = 200 μm。

图5：石蜡包埋类器官

(A) 在温水中用 Histogel 重悬类器官沉淀以防过早凝固；(B) 在 parafilm 上形成圆顶使 Histogel-类器官混合物凝固；(C) 70 μL Histogel 圆顶示例；(D) 将 Histogel 圆顶放入包埋盒。

图6：不同培养方法 PDO 的免疫组化比较

(A) 肺腺癌原代组织与标准培养和 ClinoStar 培养 PDO 的图像。比例尺：组织 50 μm，PDO 20 μm。(B) 肺鳞癌原代组织与标准培养和 ClinoStar 培养 PDO 的图像。比例尺：组织 50 μm，PDO 20 μm。

方案要点

实验流程（三大步骤）

1. 从手术标本生成肺肿瘤类器官（静态培养系统）
2. 在无 Matrigel 条件下将培养物转移至 ClinoReactor
3. 通过免疫组化表征肿瘤类器官（与标准培养系统对比）

关键培养基配方

Lung Medium 1：

• adDMEM/F12+++ 作为基础培养基
• B27 supplement (1X)
• Nicotinamide (10 mM)
• N-acetyl-l-cysteine (1.25 mM)
• A83-01 (500 nM)
• FGF-10 (100 ng/mL)
• Recombinant human Noggin (100 ng/mL)
• R-spondin 1 protein (500 ng/mL)
• FGF-7 (25 ng/mL)
• SB202190 (10 μM)
• Rock inhibitor (10 μM)

ClinoReactor 培养条件

• 细胞接种量：1.5-2 × 10⁶ 细胞
• 初始转速：5-10 rpm（根据类器官大小每日优化）
• 培养温度：37°C，5% CO₂
• 首次换液：72 小时后
• 培养周期：10-12 天

免疫组化标记物

预期结果

通过该方案，可从切除的肺组织中成功建立患者源性类器官，为研究肺发育、疾病进展和个性化治疗反应提供稳健模型。研究测试了两种非小细胞肺癌组织病理学类型（腺癌和鳞癌），提供了两种可用此方法评估的不同示例。

值得注意的是，肺类器官在悬浮系统中无需 Matrigel 即可培养和扩增，这具有多重优势：Matrigel 因其成分不确定和动物来源可能引入变异性。消除 Matrigel 不仅简化了方案、降低成本，还通过避免动物源性成分增强了模型的临床相关性。

局限性

1. 依赖 ClinoStar 仪器：可能限制可及性
2. 原代培养效率可变：取决于患者特异性因素和原始组织质量
3. 高坏死率肿瘤样本：类器官形成成功率显著降低
4. 细胞数量要求：从静态到动态培养需要 1×10⁶ 到 2×10⁶ 细胞，可能需要较长时间培养

文献信息

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