在医学领域，乳腺癌的研究一直是科学家们关注的重点与难点。雌激素受体（ER）在乳腺癌的发生和发展中扮演着至关重要的角色，多数乳腺癌为ER阳性。深入理解ER相关机制对攻克乳腺癌至关重要。然而，以往的研究受限于乳腺上皮细胞的培养条件，难以长期维持ER表达和雌激素响应性。
近期，发表于NPJ Breast Cancer的一项研究Breast organoid suspension cultures maintain long-term estrogen receptor expression and responsiveness带来了新的突破！
在这项研究中，研究人员开发了一种创新的乳腺类器官悬浮培养方法。这种方法不仅让类器官比传统Matrigel穹顶培养法更大、更均匀，还显著提高了增殖细胞的比例，更重要的是，它能够长时间保持上皮细胞谱系的保真度，并使激素感应细胞（HS细胞）单独培养时仍能保持高纯度和ER表达及响应性。这为研究ER阳性的乳腺癌提供了一个强有力的新工具。
在形态与增殖方面，悬浮培养的乳腺类器官表现出色。它们呈现出规则的球状结构，大小均匀，不再像传统培养方式下的类器官那样大小不一、形态各异。通过EdU标记及流式细胞术、Ki-67免疫荧光染色检测，发现悬浮培养的类器官中增殖细胞比例显著更高，且类器官大小与增殖细胞数量呈正相关，这意味着悬浮培养条件更有利于类器官的生长与增殖。
图1. 悬浮培养产生的人类乳腺类器官比Matrigel穹顶培养法产生的类器官更大且更均匀
在细胞谱系维持上，悬浮培养同样表现出色。利用EpCAM和CD49f抗体的流式细胞术分析显示，基底/肌上皮（BA）细胞、管腔适应性分泌前体（LASP）细胞和激素感应（HS）细胞这三种主要上皮细胞类型在悬浮培养中均得以保留，且多数类器官系中HS细胞比例有所增加。免疫荧光检测进一步证实，三种细胞在单个类器官内呈有序分布，形成类似腺泡的稳定结构，而传统穹顶培养在传代过程中常难以维持这种结构。
图2. 悬浮培养的乳腺类器官比Matrigel穹顶培养法培养的类器官含有更高比例的增殖细胞
对于HS细胞的研究更是取得了重要成果。通过FACS技术分离的HS细胞，在悬浮培养中能迅速形成致密结构。经过长时间培养和多次传代，流式细胞术分析表明多数类器官系中HS细胞纯度极高，超过70%的类器官系中HS细胞占比达70%以上，部分甚至超90%。
免疫荧光染色显示HS细胞主要表达FOXA1，基本不表达LASP和BA细胞标记物。RNA-seq分析也表明，单独培养的HS细胞与混合培养的HS细胞在基因表达上高度相似，且长期培养后仍稳定维持ER表达与雌激素响应性。
在雌激素刺激实验中，对培养超两个月的类器官和HS细胞进行处理后发现，经雌激素和孕酮刺激，ER信号通路相关基因如PR、TFF1、GREB1和WNT4等表达显著改变，添加TGFβ抑制剂后，ER下游基因诱导增强。这充分证明悬浮培养的类器官和HS细胞在长期培养中能维持ER信号通路活性。
图3. 在悬浮液中培养的类器官和HS细胞可以在雌激素刺激下激活ER信号转导
这项研究不仅仅是乳腺癌领域的重大进展，它简化了培养流程，提高了实验可操作性，为大规模研究奠定了基础。更重要的是，它稳定维持ER相关特性的能力，为深入探究ER阳性乳腺癌发病机制提供了有力工具，有望推动乳腺癌早期诊断与精准治疗的发展。未来，这一创新的悬浮培养方法将在乳腺癌研究中发挥重要作用，帮助科学家们揭开更多关于乳腺癌的秘密，为患者带来新的希望。
参考文献：
Chang KC, Silvestri F, Oliphant MUJ, et al. Breast organoid suspension cultures maintain long-term estrogen receptor expression and responsiveness. NPJ Breast Cancer. 2024;10(1):107. Published 2024 Dec 19. doi:10.1038/s41523-024-00714-7
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