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Organoids in cancer research. ​

文献信息 ​

DOI10.1038/s41568-018-0007-6
PMID29692415
期刊Nature reviews. Cancer
影响因子66.8
JCR 分区Q1
发表年份2018
被引次数864
关键词类器官, 癌症研究, 疾病模型, 个性化治疗
文献类型Journal Article, Research Support, Non-U.S. Gov't, Review
ISSN1474-175X
页码407-418
期号18(7)
作者Jarno Drost, Hans Clevers

一句话小结 ​

本文综述了体外三维培养技术（如类器官）的进展及其在癌症研究中的应用，强调其在开发新型、个体化治疗方案中的潜力。通过对类器官的基因修饰和从患者组织生长，研究为癌症建模和药物测试提供了更生理的替代模型，促进了基础研究向临床转化的效率。

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类器官 · 癌症研究 · 疾病模型 · 个性化治疗

摘要 ​

最近，体外三维培养技术的进展，例如类器官，开启了开发新型、更生理的人的癌症模型的新途径。这类临床前模型对将基础癌症研究更高效地转化为针对癌症患者的新治疗方案至关重要。野生型类器官可以从胚胎和成人干细胞中生长，并展示自组织能力，表型复制其来源器官的基本特征。对类器官的基因修饰允许在接近生理环境的条件下进行疾病建模。此外，类器官可以高效地从患者来源的健康和肿瘤组织中生长，这可能使得患者特异性的药物测试和个体化治疗方案的开发成为可能。在本综述中，我们评估了肿瘤类器官的实验方案，以及它们如何作为癌症研究的替代模型进行应用。

英文摘要 ​

The recent advances in in vitro 3D culture technologies, such as organoids, have opened new avenues for the development of novel, more physiological human cancer models. Such preclinical models are essential for more efficient translation of basic cancer research into novel treatment regimens for patients with cancer. Wild-type organoids can be grown from embryonic and adult stem cells and display self-organizing capacities, phenocopying essential aspects of the organs they are derived from. Genetic modification of organoids allows disease modelling in a setting that approaches the physiological environment. Additionally, organoids can be grown with high efficiency from patient-derived healthy and tumour tissues, potentially enabling patient-specific drug testing and the development of individualized treatment regimens. In this Review, we evaluate tumour organoid protocols and how they can be utilized as an alternative model for cancer research.

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主要研究问题 ​

  1. 在肿瘤类器官的研究中，如何确保其与真实肿瘤微环境的相似性？
  2. 患者来源的肿瘤组织如何影响类器官的生长和功能？
  3. 类器官模型在药物筛选中的应用有哪些成功案例？
  4. 未来类器官技术在癌症个体化治疗中的潜在影响是什么？
  5. 类器官技术如何与其他癌症研究方法（如基因组学、蛋白质组学）结合使用？

核心洞察 ​

1. 研究背景和目的 ​

近年来，三维（3D）体外培养技术的进展，尤其是类器官（organoids）的发展，为构建更符合生理状态的人类癌症模型开辟了新的途径。这些前临床模型在基础癌症研究向新治疗方案转化的过程中至关重要。本研究的目的是评估肿瘤类器官的培养方案，并探讨其作为癌症研究替代模型的应用潜力。

2. 主要方法和发现 ​

研究中，作者强调了从胚胎和成人干细胞中生长的野生型类器官的自我组织能力，这些类器官能够模拟其来源器官的关键特征。通过对类器官的基因修改，研究人员能够在接近生理环境的条件下进行疾病建模。此外，从患者的健康和肿瘤组织中高效提取类器官，使得患者特异性药物测试成为可能，从而促进个性化治疗方案的发展。

3. 核心结论 ​

类器官技术为癌症研究提供了一种新的、有前景的模型系统，能够更好地反映肿瘤的生物学特性。通过类器官，研究人员不仅能够进行疾病机制的研究，还能够在临床前阶段评估药物的疗效和安全性，从而更有效地实现基础研究到临床治疗的转化。

4. 研究意义和影响 ​

本研究的意义在于推动癌症研究方法的创新，类器官作为一种新型的体外模型，能够填补传统二维细胞培养模型与复杂体内环境之间的空白。其在个性化医学和药物研发中的潜力，可能会显著提高癌症治疗的精准性和有效性。此外，通过提供一个更真实的肿瘤微环境，类器官模型有助于更深入理解癌症的发生和发展机制，从而为未来的治疗策略提供新的思路。

引用本文的文献 ​

  1. Organoid Models of Human Liver Cancers Derived from Tumor Needle Biopsies. - Sandro Nuciforo;Isabel Fofana;Matthias S Matter;Tanja Blumer;Diego Calabrese;Tujana Boldanova;Salvatore Piscuoglio;Stefan Wieland;Femke Ringnalda;Gerald Schwank;Luigi M Terracciano;Charlotte K Y Ng;Markus H Heim - Cell reports (2018)
  2. Microenvironmental regulation of cancer cell metabolism: implications for experimental design and translational studies. - Alexander Muir;Laura V Danai;Matthew G Vander Heiden - Disease models & mechanisms (2018)
  3. Personalized Cancer Models for Target Discovery and Precision Medicine. - Carla Grandori;Christopher J Kemp - Trends in cancer (2018)
  4. Applications of tumor chip technology. - Stephanie J Hachey;Christopher C W Hughes - Lab on a chip (2018)
  5. Inhibition of cIAP1 as a strategy for targeting c-MYC-driven oncogenic activity. - Haoyan Li;Yanjia Fang;Chunyi Niu;Hengyi Cao;Ting Mi;Hong Zhu;Junying Yuan;Jidong Zhu - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2018)
  6. 3D microfluidic ex vivo culture of organotypic tumor spheroids to model immune checkpoint blockade. - Amir R Aref;Marco Campisi;Elena Ivanova;Andrew Portell;Dalia Larios;Brandon P Piel;Natasha Mathur;Chensheng Zhou;Raven Vlahos Coakley;Alan Bartels;Michaela Bowden;Zach Herbert;Sarah Hill;Sean Gilhooley;Jacob Carter;Israel Cañadas;Tran C Thai;Shunsuke Kitajima;Valeria Chiono;Cloud P Paweletz;David A Barbie;Roger D Kamm;Russell W Jenkins - Lab on a chip (2018)
  7. Recent advances in combinatorial drug screening and synergy scoring. - Tea Pemovska;Johannes W Bigenzahn;Giulio Superti-Furga - Current opinion in pharmacology (2018)
  8. Prediction of DNA Repair Inhibitor Response in Short-Term Patient-Derived Ovarian Cancer Organoids. - Sarah J Hill;Brennan Decker;Emma A Roberts;Neil S Horowitz;Michael G Muto;Michael J Worley;Colleen M Feltmate;Marisa R Nucci;Elizabeth M Swisher;Huy Nguyen;Chunyu Yang;Ryuji Morizane;Bose S Kochupurakkal;Khanh T Do;Panagiotis A Konstantinopoulos;Joyce F Liu;Joseph V Bonventre;Ursula A Matulonis;Geoffrey I Shapiro;Ross S Berkowitz;Christopher P Crum;Alan D D'Andrea - Cancer discovery (2018)
  9. Organoid technology and applications in cancer research. - Hanxiao Xu;Xiaodong Lyu;Ming Yi;Weiheng Zhao;Yongping Song;Kongming Wu - Journal of hematology & oncology (2018)
  10. Native-mimicking in vitro microenvironment: an elusive and seductive future for tumor modeling and tissue engineering. - Girdhari Rijal;Weimin Li - Journal of biological engineering (2018)

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