高级别胶质瘤患者来源器官型切片培养平台长期维持肿瘤异质性并支持CAR T细胞靶向验证
A long-term organotypic slice culture model of patient high-grade glioma preserving tumor heterogeneity and architecture, and specificity of CAR T cell targeting
研究者将高级别胶质瘤患者来源的振动切片在低氧4%、低葡萄糖2.5 mM且不加外源生长因子的条件下建立GOSC平台,培养28天后通过组织染色、免疫荧光、PhenoCycler(CODEX)多重成像、bulk RNA-seq及CAR T细胞共培养杀伤实验进行验证。
成人高级别胶质瘤(HGG)是弥漫性胶质瘤中致死性最高的一组,患者生存改善长期有限,部分原因在于难以在体外完整模拟其复杂性。免疫治疗方面,EGFRvIII靶向CAR T单次静脉输注即诱导靶抗原丢失与适应性抵抗[3];IL-13Rα2靶向CAR T经局部给药的I期试验虽在65例复发性HGG患者中证明可行且耐受良好[5],但中枢神经系统独特的微环境、肿瘤部位难以到达以及靶抗原表达异质性仍是普遍瓶颈[1]。建模方面,常规培养无法再现组织架构与微环境梯度[2],而肿瘤异质性很大程度上是微环境塑造的可塑状态[4]。胶质母细胞瘤类器官虽可长期生长并保留干细胞异质性与缺氧梯度[2],人胶质母细胞瘤切片培养也曾显示个体病理形态可维持至少16天[8],但既有平台仍常难以同时保留内在细胞异质性、微环境与组织架构。
这项研究据此建立了患者来源的HGG器官型切片培养(GOSC)平台:手术标本经振动切片机切为薄片,在限定培养基中、以接近在体的低氧(4%氧)、低糖(2.5 mM葡萄糖)且不添加生长因子的条件培养。培养至第28天,作者以组织染色、免疫荧光、多重PhenoCycler(CODEX)成像、bulk RNA-seq表达谱及CAR T杀伤实验与亲本肿瘤逐项比对。结果显示,GOSC在至少28天内保持亲本肿瘤的组织病理、细胞异质性、肿瘤微环境与组织架构;免疫治疗靶点的表达模式与亲本一致,与GOSC共培养的CAR T细胞表现出与亲本肿瘤相符的靶点特异性杀伤。
相对已有认识,其推进在于将患者肿瘤切片的长期保真与功能性免疫治疗评估结合起来:形态维持由既往的至少16天[8]延至至少28天,并以多重成像与转录组在微环境、架构和靶点表达层面逐项印证;靶点特异性杀伤结果则直面抗原丢失[3]与靶抗原异质性[1]的临床难题。据报道,肿瘤切片培养平台近来已被用于评估实体瘤的CAR-T疗效[9],本研究进一步表明该策略在HGG中可长期保留亲本特征。鉴于胶质母细胞瘤生长高度依赖与肿瘤相关巨噬细胞的代谢互作[6]、缺氧生态位与不良预后相关[7],在近似在体的氧、糖条件下维持组织尤显关键,该平台也因此有望支撑更长时间尺度的临床前评估。
当然,悬而未决之处仍在:28天之外靶点表达与组织架构是否稳定、bulk RNA-seq难以分辨的单细胞水平漂移,以及ex vivo杀伤结果能否预测患者临床获益,都有待更长的培养观察与前瞻性临床数据来回答。
- 1.Next Generation CAR T Cells for the Immunotherapy of High-Grade Glioma · Front Oncol 2019
- 2.A Three-Dimensional Organoid Culture System Derived from Human Glioblastomas Recapitulates the Hypoxic Gradients and Cancer Stem Cell Heterogeneity of Tumors Found In Vivo · Cancer Res 2016
- 3.A single dose of peripherally infused EGFRvIII-directed CAR T cells mediates antigen loss and induces adaptive resistance in patients with recurrent glioblastoma · Sci Transl Med 2017
- 4.Stem cell-associated heterogeneity in Glioblastoma results from intrinsic tumor plasticity shaped by the microenvironment · Nat Commun 2019
- 5.Locoregional delivery of IL-13Rα2-targeting CAR-T cells in recurrent high-grade glioma: a phase 1 trial · Nat Med 2024
- 6.Macrophage-mediated myelin recycling fuels brain cancer malignancy · Cell 2024
- 7.Charting the single-cell and spatial landscape of IDH-wild-type glioblastoma with GBmap · Neuro Oncol 2025
- 8.Organotypic slice cultures of human glioblastoma reveal ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 9.Recent advances in organotypic tissue slice cultures for ... · ijbs.com 2026
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org