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Cell Stem Cell丨患者源性胶质母细胞瘤类器官可实时评估CAR-T疗效

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-12-24 17:30

正文

撰文 | Qi

与细胞系或异种移植模型相比，患者肿瘤来源的类器官越来越被认为是癌症研究的重要工具，因为它能提供更准确和更接近生理状态的数据。尽管肿瘤类器官已被用于疾病建模和临床前研究，但尚未在临床环境中实时用于帮助解释治疗反应，它能否快速构建并实时应用以反映患者的临床活动，甚至预测个性化医疗的治疗反应仍然是不确定的。

胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见的原发性恶性脑肿瘤，原发性患者生存期低于2年，而复发性GBM（rGBM）患者的生存时间仅不到1年。此外，GBM瘤间及瘤内存在广泛的异质性，传统的细胞培养难以真实还原患者体内肿瘤结构、成分和遗传谱，因此，迫切需要更保真的实验模型以及更有效的治疗干预策略。

近日，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Donald M. O’Rourke团队等在Cell Stem Cell杂志上合作发表了一篇题为Patient-derived glioblastoma organoids as real-time avatars for assessing responses to clinical CAR-T cell therapy的文章，他们使用双靶向（EGFR-IL13Rα2）CAR-T细胞产品平行治疗GBM患者及患者源性的胶质母细胞瘤类器官（GBOs），发现CAR-T细胞治疗导致GBOs中肿瘤细胞的靶抗原减少和细胞溶解，其程度与患者脑脊液（CSF）中检测到的CAR-T细胞直接相关，且GBOs中的细胞因子释放模式也能反映患者CSF样本中的细胞因子释放模式，强调了GBOs可作为实时评估CAR-T细胞生物活性和了解免疫治疗疗效的有力工具。

该团队之前开发了一种方案，能从新鲜肿瘤标本中快速生成患者来源的胶质母细胞瘤类器官（GBOs），该GBOs能保留关键的组织学特征、异质性、亲本肿瘤基因谱和肿瘤微环境等，有助于患者治疗中的实时分析【1, 2】。本研究构建的GBOs来自于一项I期临床试验（NCT05168423）中接受双靶点CAR-T疗法（即靶向表皮生长因子受体, EGFR+白细胞介素-13受体α2, IL13Rα2）的rGBM患者。

为了实时评估CAR-T细胞治疗反应，该团队将GBOs与匹配的患者自体CAR-T细胞在Axion Maestro细胞阻抗平台内共培养以监测CAR-T细胞对GBOs的细胞毒性作用，随时间推移，每组均显示显著的肿瘤细胞溶解。与此同时，他们检测了患者在接受CAR-T治疗24小时后脑脊液中的植入程度，这与体外相应时间点的肿瘤细胞溶解程度相关，核磁共振（MR）成像也提供了肿瘤细胞被有效杀伤的证据。在共培养6天后，免疫组化结果显示GBOs中有很大比例的CD3+T细胞，增殖标志物Ki-67呈阳性，且能检测到颗粒酶B的表达，表明CAR-T细胞在患者中持续活化。

由于在临床试验中CAR-T细胞治疗后对患者组织的接触受到限制，因此无法获得有关患者肿瘤上靶抗原存在状态的信息。因此，该团队在与匹配的患者CAR-T细胞共培养6天后收集GBOs并用于流式细胞分析，与未治疗的对照GBOs相比，治疗组的GBO双阳性细胞群显著减少，双阴性细胞群显著增加，有趣的是，在接受治疗的5名患者中，有4名患者的单IL13Rα2+细胞数量增加，单EGFR+细胞数量减少，提示EGFR这种双靶点CAR-T疗效的主要驱动因素。

为进一步量化CAR-T的细胞毒活性，该团队在6天内每天收集和更新CAR-T细胞- GBOs的培养基，以监测IFNγ、TNFα和IL-2等能反映T细胞活化的细胞因子的释放，峰值出现在第1天或第2天，而对照培养基中未检测到细胞因子。与此同时，他们在匹配的时间点上将上述测得的数据与配对患者脑脊液中的细胞因子水平进行比较，观察到三种细胞因子的趋势一致。

综上，这项工作证明在GBM患者接受治疗之前，可以由切除组织构建GBOs以提供实时数据来评估患者对治疗的反应，这种“平行策略”有助于临床试验中为患者分层和及时调整个性化的治疗方案，对于GBM这类诊断后生存期很短的疾病而言具有重要意义。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.11.010

制版人：十一

参考文献

1. Jacob, F., Salinas, R.D., Zhang, D.Y., Nguyen, P.T.T., Schnoll, J.G., Wong,S.Z.H., Thokala, R., Sheikh, S., Saxena, D., Prokop, S., et al. (2020). A patient-derived glioblastoma organoid model and biobank recapitulates inter- and intra-tumoral heterogeneity. Cell 180, 188–204.e22. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.036.

2. Jacob, F., Ming, G.L., and Song, H. (2020). Generation and biobanking of patient-derived glioblastoma organoids and their application in CAR T cell testing. Nat. Protoc. 15, 4000–4033.

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