Druggable growth dependencies and tumor evolution analysis in patient-derived organoids of neuroendocrine neoplasms from multiple body sites

来自多个身体部位的神经内分泌肿瘤患者源性类器官的药物生长依赖性和肿瘤进化分析

研究背景与意义

神经内分泌肿瘤（NENs）包括良性神经内分泌肿瘤（NETs）和恶性神经内分泌癌（NECs），其治疗选择有限，部分原因在于缺乏准确的模型来研究这些肿瘤。NENs在肺部和胃肠胰（GEP）系统中发病率最高，尤其是小细胞神经内分泌癌（SCLC）和大细胞神经内分泌癌（LCNEC）。LCNEC是一种高分化、低级别的肿瘤，其临床预后较差，生存期通常不到一年。尽管小细胞癌的研究相对较多，但LCNEC和NET的研究受到缺乏临床前模型的限制。

建立患者来源的肿瘤类器官（PDTOs）模型对于研究NEN的生物学和治疗靶点至关重要。通过这些模型，研究人员能够更好地理解肿瘤的演变过程、肿瘤内异质性及其对药物的敏感性。这项研究的意义在于揭示不同部位的NEN PDTOs的生物学特征，为开发新的治疗策略提供基础。

研究简介

本研究由Talya L. Dayton等人进行，建立了来自多种部位的神经内分泌肿瘤（NETs和LCNEC）的患者来源的肿瘤类器官（PDTOs）。研究通过多组学分子分析显示，PDTOs保持了其亲本肿瘤的基因表达模式、肿瘤内异质性和演变过程。药物敏感性分析揭示了EGF依赖性和ASCL1作为潜在生物标志物的治疗脆弱性。

研究亮点

1、建立了来自多种部位的NET和LCNEC的PDTOs，成功保持了肿瘤的生物学特征。

2、PDTOs能够再现亲本肿瘤的肿瘤内异质性和演变过程，为研究肿瘤的进化提供了模型。

3、药物敏感性分析揭示了EGF依赖性，表明某些肺部NET对EGF的依赖性可能是治疗的脆弱点。

4、发现ASCL1作为LCNEC对BCL-2抑制剂反应的潜在生物标志物，强调了PDTO模型在识别治疗靶点方面的重要性。

研究结果

1、建立患者来源的肿瘤类器官（PDTOs）：

研究团队成功从多种部位的神经内分泌肿瘤（NETs和LCNEC）中建立了PDTO模型，包括11个肺部NET和6个LCNEC。这些PDTOs能够在体外长期培养，显示出良好的生长特性。研究还建立了短期培养的小肠NET（SINET）PDTO，尽管这些类器官未能在体外长期扩展，但它们的建立为研究小肠NET提供了新的模型。

2、肿瘤内异质性和演变的再现：

通过组织学分析，研究表明PDTOs能够保留其亲本肿瘤的组织学特征，包括神经内分泌标志物的表达（如CHGA、SYP和CD56/NCAM1），这些标志物的表达在PDTOs和其亲本肿瘤中相似。免疫组化（IHC）染色显示，PDTOs的增殖指数（Ki67阳性细胞的比例）与其亲本肿瘤相似，表明PDTOs能够有效模拟肿瘤的生物学特性。

3、基因表达模式的保持：

通过全基因组测序（WGS）和RNA测序（RNA-seq），研究发现PDTOs保持了与亲本肿瘤相似的基因表达模式，尤其是在神经内分泌标志物和转录因子（如ASCL1、INSM1和NEUROD1）的表达上。这表明PDTOs不仅在形态上与亲本肿瘤相似，在分子特征上也保持了一致性，能够用于研究肿瘤的生物学和药物反应。

4、肿瘤突变负担（TMB）：

研究显示，PDTOs的突变负担与其亲本肿瘤相似，低级别NET的突变负担较低（平均1.26），而LCNEC的突变负担较高（平均11.5）。在高纯度PDTO中，观察到与亲本肿瘤相同的突变，显示出PDTOs在遗传特征上的一致性。

5、药物敏感性测试：

研究团队对5个LCNEC PDTO进行了药物敏感性测试，发现不同PDTO对药物（如紫杉醇和mTOR抑制剂依维莫司）的反应存在差异。特别是，LNET10 PDTO对BRAF和MEK抑制剂的敏感性被确认，这与其BRAF V600E突变相关，表明该突变可能是治疗的潜在靶点。

6、EGF依赖性：

研究发现，部分肺部NET PDTO对表皮生长因子（EGF）表现出依赖性。在EGF存在的情况下，这些PDTO的生长显著优于缺乏EGF的培养条件。通过免疫组化分析，研究确认了EGFR在大多数肺部NET中的表达，约50%的肿瘤显示出EGFR阳性。

研究意义

1、本研究的PDTO模型为研究NEN的生物学和治疗靶点提供了重要的工具，能够帮助理解肿瘤的演变和异质性。

2、发现EGF依赖性为肺部NET提供了可行的治疗靶点，可能为患者提供新的治疗选择。

3、ASCL1的发现作为生物标志物，可能有助于预测LCNEC对BCL-2抑制剂的反应，强调了个体化治疗的重要性。

4、研究结果为未来的临床试验和治疗策略提供了基础，特别是在针对NEN的靶向治疗和药物开发方面。

论文链接

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38086335/