类器官及其芯片--生物医药研究的新模型

体外培养的哺乳动物和人的组织、器官作为生物、医药研究的模型,经历了100余年的探索及进步,历久弥新。经过最初40年的外植物三维(explant,3D)培养阶段,到中间50~60年的细胞系(2D)建立,迎来了当下的2个阶段的结合——类器官培养(获取游离单细胞后再进行3D培养)时代。类器官模型第一个热潮在20世纪70年代,目前又迎来了空前高涨的第二个热潮。类器官是由具有增殖能力的细胞在特定的3D体外微环境中自组织发育而来,能够高度模拟体内细胞行为、组织结构和器官功能,与其他体外模型相比具有更高的异质性和更好的可编辑性。2013年类器官技术被《Science》杂志评为世界年度十大技术之一。2021年,类器官被列为我国“十四五”国家重点研发计划重点专项,“肿瘤类器官诊治平台的质量控制标准中国专家共识”的提出也使类器官技术的应用更为规范。特别是类器官培养技术与微流控结合、芯片技术结合而发展的类器官芯片更令人耳目一新,可以设想:一块芯片上模拟一个人全身的各器官(person-on-chip)或者是一群人的某一个类器官(population-on-chip)构建的类器官芯片,在个性化研究或者是群体研究中的应用,非常值得期待。

肿瘤类器官临床前转化研究及应用

越来越深入的肿瘤机制研究和临床精准治疗对肿瘤模型的建立提出了更高的要求,肿瘤类器官应用越来越广泛。该模型被认为可以再现亲代肿瘤的基因组、转录组、蛋白质组等多组学特征,具有细胞系模型所缺乏的异质性。基于这些特征,肿瘤类器官逐渐成为一个具有代表性的临床前模型,助力于新的研究成果转化以及患者的精准治疗。本文将从肿瘤类器官的研究及应用的角度总结其最新进展,重点关注当前建立肿瘤类器官方法以及应用中所面临的机遇和挑战。

国内建立的人肿瘤细胞系的身份认证问题及对策

目的为国内建立的人肿瘤细胞系进行身份认证,确认这些细胞系使用的可靠性。方法收集、整理国内实验室建立的人肿瘤来源细胞系,提取细胞的基因组DNA,PCR扩增其中的多个短串联重复序列(STRs)位点后进行毛细管电泳,分析获得细胞的STR图谱作为细胞系的DNA指纹,然后与原始组织或国际数据库中已有细胞的STR谱进行比对,通过匹配度的高低判断该细胞是否被其他细胞交叉污染。对怀疑He La细胞污染的肿瘤细胞,检测其基因组中是否有人乳头瘤病毒18型(HPV-18)病毒插入片段。对怀疑T细胞白血病细胞污染的,则检测T细胞的各种特性(表面标志),根据表面标志表达情况判断是否为错误细胞。结果本研究共收集了37种国内建立的肿瘤细胞系46个样品。本中心建立的6株细胞系均STR正确。其他单位建立的细胞系中有8株系正确,有23(62. 2%)株系认定为错误细胞,人宫颈癌细胞He La是主要污染源;另外发现有些国内自建的细胞系被人结直肠癌细胞HCT-8、宫颈鳞癌细胞Si Ha、T细胞白血病细胞CCRF-CEM及大鼠细胞污染。结论国内建立的肿瘤细胞很高比例地发生了细胞间的交叉污染,科研人员在实验前一定要首先进行细胞身份认定,或者从国家实验细胞资源共享服务平台选择细胞。另外,建立细胞系时保留原始组织用于后续细胞系的身份认证。

160例非人源细胞系的种间交叉污染情况分析

目的分析常见的非人源细胞系种间交叉污染情况。方法收集160例常见的非人源细胞系,提取基因组DNA,通过PCR法鉴定其来源种属,判断是否存在种属间的交叉污染。对可疑细胞进一步通过染色体分析确认其来源种属。结果 160例非人源细胞中,有6个细胞系的种属鉴定结果与预期种属不符,其中1例大鼠来源细胞混入了人来源细胞,其余5例种属不正确,认定为错误细胞。结论细胞系的种属鉴定是细胞质量控制的不可或缺的环节,只有经过完整质控的细胞才能作为实验材料,用于科学研究和应用。

分泌IL-21的白血病细胞系的建立及其抑瘤作用

目的建立及鉴定稳定表达白介素21的4种白血病细胞系,并初步分析其刺激活化的淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤功能。方法构建携带白介素21和红色荧光蛋白基因的质粒,包装慢病毒,感染4种白血病细胞系,连续传代后,通过荧光显微镜、流式细胞仪和ELISA法鉴定建立的4种细胞系。以稳定分泌IL-21白血病细胞为抗原刺激外周血单个核细胞增殖,细胞分析计数仪检测增殖倍数,流式细胞仪分析淋巴细胞的表型,细胞计数试剂盒(CCK8)检测增殖后的淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。结果建立稳定表达IL-21的4种细胞系:K562-IL-21、THP-1-IL-21、jurkat E6-1-IL-21和RPMI8226-IL-21。3份人PBMC在4种分泌IL-21的白血病细胞的作用下都有增殖,增殖倍数在1.147±0.057~2.725±0.345倍之间。不同数量的IL-21分泌白血病细胞都可激活淋巴细胞增殖,增殖的倍数在1.127±0.152~2.213±0.200之间。增殖后CD3+T淋巴细胞和CD56+NK细胞的比例降低(P<0.05),CD19+B淋巴细胞比例增加(P<0.05);由分泌IL-21白血病细胞激活后的淋巴细胞对母系白血病细胞的杀伤作用明显高于对照组。由分泌IL-21白血病细胞激活后的淋巴细胞对母系白血病细胞和其他7种肿瘤细胞均有杀伤作用,杀伤率在(28.68±9.31)%^(78.45±0.61)%之间。结论 4种分泌IL-21的白血病细胞可刺激PBMC增殖并激活其对肿瘤细胞的杀伤作用。

嵌合抗原受体修饰T细胞研究进展及肿瘤靶抗原的选择

嵌合抗原受体修饰T细胞(CAR-T)是目前恶性肿瘤免疫治疗的一种新方法。CAR-T细胞对肿瘤的杀伤不依赖主要组织相容性复合体(MHC),并可克服肿瘤局部免疫抑制微环境和突破宿主免疫耐受状态,因此,CAR-T细胞在治疗肿瘤方面具有独特的优势。CAR-T细胞的构建和选择合适的靶分子是CAR-T细胞免疫治疗的两个关键的问题,我们在文中将围绕这两个问题做一综述。

小鼠髓母细胞瘤细胞系的建立与鉴定

目的建立表达PARP-1和P53基因双缺失的小鼠髓母细胞瘤细胞系,为研究髓母细胞瘤(MB)发生机制提供细胞模型。方法对小鼠髓母细胞瘤细胞进行原代培养,体外传代观察,传代30次以上对培养细胞进行形态学观察及细胞标志性蛋白的免疫荧光分析,用Western blot法检测PARP-1蛋白的表达,用含有PARP-1蛋白功能区域的重组质粒pEGFP-C1-Hparp-1和绿色荧光蛋白空质粒pEGFP-C1转染细胞进行检测。结果新建立的小鼠髓母细胞瘤细胞系呈多角形、短梭形,免疫荧光分析可见未成熟神经元标志性蛋白Vimentin、Dcx、βⅢ-Tubulin等表达阳性,Western blot检测PARP-1蛋白阴性,导入外源PAPR-1基因后呈阳性。结论成功建立了DNA损伤修复蛋白功能缺陷的小脑神经源性髓母细胞瘤细胞系,有助于深入研究髓母细胞瘤的病因及发病机制。

mRNA转录后调控异常在阿尔茨海默病发病机制中的研究进展

mRNA在转录合成之后,会经历剪接、出核、翻译或降解等转录后调控模式,这是确保蛋白质合成与功能发挥的重要前提,而脑内mRNA转录后调控异常是导致阿尔茨海默病(AD)发生的原因之一。本文介绍了AD发病过程中APP、MAPT等致病基因的转录后调控异常事件;同时基于表观转录修饰RNA N^(6)-甲基腺嘌呤甲基化(m^(6)A)对RNA代谢的调节作用、以及其上游调控因子在AD中的异常表现,提出m^(6)A介导的转录后调控异常可能是引起AD发病的重要机制之一。

器官芯片——更具前景的体外模型

传统的体外模型具有不可避免的局限性,与人体试验相比,在评估药物疗效和不良反应方面存在显著差异。器官芯片技术在生理环境和功能芯片上模拟人体器官,具有高保真的生理或病理生理功能,为药物开发提供了巨大的创新前景。本文主要从体内各系统角度介绍器官芯片的研究进展和应用,同时提出目前器官芯片发展过程中存在的局限性和未来的发展方向。

乳腺癌类器官的培养及鉴定

目的建立乳腺癌类器官并长期培养,鉴定其相关分子特征及对相关药物的敏感性。方法乳腺癌患者手术标本,胶原酶消化法,获取细胞进行类器官培养,进行形态学观察,免疫荧光检测ER、PR、HER-2、CK表达,对其中3例类器官进行紫杉醇、多柔比星、顺铂药敏测试。结果共培养建立了44例乳腺癌类器官,均呈实性类球状生长。类器官ER、PR、HER-2、CK表达情况与患者临床样品一致。乳腺癌类器官对化疗药紫杉醇、多柔比星、顺铂具有一定敏感性。结论乳腺癌类器官作为新型体外模型,具有一定异质性,再现体内病生理功能特性。

联合使用聚合酶链式反应和培养法可以提高培养细胞支原体的检出率

目的分析国家实验细胞资源共享服务平台及其他实验室细胞支原体污染的情况,探讨聚合酶链式反应(PCR)和培养法在实验细胞支原体检测中的一致性。方法通过PCR法对245例细胞培养上清进行了支原体检测,并检测了阳性样品支原体感染的种类;对其中127例新鲜上清同时进行了培养法检测,通过Mc Nemar检验分析了二者的一致性。对二者检测不一致的细胞进行复检,同时使用生物发光法进行验证。结果国内培养细胞支原体感染率在19%~66%;培养法和PCR法检测支原体只有假阴性,没有假阳性;延长取样前细胞在无抗生素培养基中的培养时间至96h,可以提高低效价支原体感染样品的检出率。结论 PCR法和培养法检测支原体具有较好的一致性,应联合使用两种方法对培养细胞进行定期检测,提高支原体的检出率。在细胞培养过程中使用合格制剂,严格无菌操作,预防为主。

YTHDC1基因在小鼠小脑发育及人髓母细胞瘤组织中的动态表达

目的探讨RNA m^6A甲基化结合蛋白(YTH结构域包含蛋白1,YTHDC1)在小脑发育和髓母细胞瘤中的表达模式及其可能发挥的作用。方法分别以小鼠小脑、人髓母细胞瘤和细胞系为研究对象,在转录组测序结果的基础上,分析RNA水平表达模式;用免疫印迹和免疫组化检测YTHDC1蛋白的表达;在Daoy细胞中敲低甲基转移酶METTL3并通过m^6A-IP-qPCR方法检测YTHDC1 RNA甲基化水平及对YTHDC1蛋白丰度的影响。结果小鼠小脑发育过程中YTHDC1 RNA水平未见明显改变,蛋白表达显著下降(P<0.05)。YTHDC1在P7的小脑内颗粒神经元高表达,而在P60小脑中表达降低。与正常或癌旁组织相比,YTHDC1在肿瘤组织中RNA水平未见明显改变,蛋白水平总体偏低(P<0.05)。YTHDC1在髓母细胞瘤中RNA m^6A甲基化水平显著升高(P<0.05),而METTL3敲低引起YTHDC1 m^6A甲基化水平下降以及蛋白表达上调。结论小鼠小脑发育及人髓母细胞瘤中YTHDC1蛋白表达变化显著,这一过程受到m^6A甲基化介导的转录后调控作用,进而影响小脑发育及髓母细胞瘤的发生。

与小鼠小脑发育相关的一种长非编码RNA Gm2694的鉴定

目的鉴定与小鼠小脑发育相关的长非编码RNA,并验证其各剪接变异体的存在。方法用芯片技术分析小鼠小脑发育不同阶段RNA的表达差异;用实时定量PCR技术对芯片结果加以验证;针对目的 RNA,验证其各剪接变异体的存在及在小鼠小脑中的表达量。结果 1)长非编码RNA Gm2694在小鼠小脑发育过程中呈动态变化趋势;2)其在小鼠小脑中特异性表达;3)在小鼠小脑中检测到Gm2694有8种表达水平各不相同的剪接变异体,其中除Ensembl数据库预测的7个之外,发现了1个新的表达于小脑的剪接变异体。结论 Gm2694是一种在小鼠小脑特异性表达的长非编码RNA,存在8种表达量各不相同的剪接变异体。

胆管癌中异柠檬酸脱氢酶基因突变潜在靶基因的鉴定

目的鉴定胆管癌中异柠檬酸脱氢酶(IDH)基因突变的潜在靶基因。方法下载TCGA胆管癌项目的DNA甲基化、转录组数据。将IDH突变型肿瘤与IDH野生型肿瘤进行比较,分别通过limma和DESeq2进行差异甲基化位点和差异表达分析。对差异表达基因的表达量进行标准化处理并与相应差异甲基化位点的甲基化水平进行Spearman相关性分析。筛选出高甲基化、低表达且两者呈负相关的基因进行富集分析以探究其功能。构建蛋白质互作网络并通过MCODE筛选出核心模块。结果分析得到11605个差异甲基化位点,其中10427个位点高甲基化;而735个差异表达基因中有651个基因下调,其中的143个基因与328个高甲基化位点形成330对强负相关组合。上述143个基因富集于表皮生长因子受体信号通路、细胞外渗及细胞分裂的调控,通过构建蛋白质相互作用(PPI)网络筛选出核心模块的10个基因,分别参与了上皮细胞的分化发育、细胞蛋白质定位等生物学过程。结论本研究通过整合TCGA胆管癌DNA甲基化和转录组数据,得到了IDH突变所影响的潜在靶基因并确定其PPI网络核心模块,为阐明IDH突变在胆管癌发生发展中的作用提供了新的线索。

可移植人髓母细胞瘤PUMC-MBT1瘤株的建立与鉴定

目的建立细胞系来源的异种种植肿瘤(CDX)体内可连续稳定传代的人髓母细胞瘤研究模型,并分析其生长和形态特点、病理特征。方法采用自建人髓母细胞瘤细胞系(PUMC-MB1)移植于SCID小鼠右侧腋窝,接种细胞数为5×10^(6)个/只。当细胞系来源的异种种植肿瘤(CDX)长径增长至1.5 cm时处死小鼠,收集肿瘤组织并进行体内传代操作,重复传代10次,于第10代时观察肿瘤生长特点及荷瘤小鼠的生存时间,收集肿瘤进行病理分析。结果CDX来源的人髓母细胞瘤瘤株已在体内连续传代至10代(命名为PUMC-MBT1),成瘤率为100%,在接种第14天左右可触及皮下结节,第29天移植瘤长径达到1.5 cm左右,荷瘤小鼠平均寿命50 d。病理学检查结果显示移植瘤为经典型髓母细胞瘤,Ki-67阳性(80%~90%),Syn阳性(40%~50%),NeuN阳性(20%~30%)。结论本课题组成功建立了人髓母细胞瘤移植瘤瘤株PUMC-MBT1,造模简单便捷,成瘤率高,病理学性质稳定,保持了经典型髓母细胞瘤的特性,为髓母细胞瘤研究提供了更多的体内研究模型。

原发性胃淋巴瘤的诊断难点及治疗进展

原发性胃淋巴瘤(PGL)是除胃癌外最常见的胃恶性肿瘤,大多无特异临床症状,所以通常不能被准确诊断,易出现误诊和漏诊。主要治疗方法包括手术、放射治疗、化学药物治疗和靶向治疗,免疫治疗有望成为其潜在治疗方式。了解其诊断过程中存在的难点是准确诊断的保障,也是后续精准治疗的基础。

坎地沙坦预防家兔动脉粥样硬化斑块破裂的研究

目的检测坎地沙坦是否具有稳定动脉粥样硬化斑块、预防斑块破裂的作用，并探讨其机制。方法34只新西兰雄性大白兔，随机分为正常组、模型组、坎地沙坦干预组。正常组普通饲料喂养，后两组高胆固醇（1％胆固醇）喂养，一周后行腹主动脉内膜剥脱术，坎地沙坦组于腹主动脉内膜剥脱术前2d给予坎地沙坦（0．5mg·k^-1·d^-1）干预。12周末对模型组和干预组行药物诱发不稳定粥样斑块破裂，取腹主动脉行病理形态学观察和基质金属蛋白酶9（MMP-9）、巨噬细胞、胶原的免疫组织化学分析，Westernblot法测定主动脉斑块内MMP-9蛋白表达。结果模型组9个主动脉血管标本中有7个标本共12处发生斑块破裂及血栓形成，干预组lO个标本中有2个标本3处发生斑块破裂，两组斑块破裂数量差异有统计学意义（P〈0．05），正常组中未见斑块破裂及血栓形成；干预组斑块内MMP-9面积比较模型组显著降低（12．35％±4．28％比32．58％±9．16％，P〈0．05）；干预组斑块内巨噬细胞面积比较模型组显著降低（13．87％±4．91％比23．8％±7．45％，P〈0．05）；干预组斑块内胶原面积比较模型组显著增加（30．27％±11．36％比4．18％±1．28％，P〈0．01）；干预组斑块中MMP-9蛋白表达水平较模型组明显降低（P〈0．01）。结论坎地沙坦具有稳定斑块、预防斑块破裂的作用，其机制可能是坎地沙坦降低粥样斑块内MMP-9的表达、减少斑块内巨噬细胞聚集和增加斑块内胶原含量。

干细胞及肿瘤干细胞研究

干细胞及肿瘤干细胞研究是近年来最活跃的研究领域。到2008年12月底NCBI可查到的有关干细胞的文献达217070篇，综述26010篇。

囊泡膜蛋白相关蛋白VAP33的研究进展

囊泡膜蛋白相关蛋白（VAP）是一种在进化上相当保守的Ⅱ型膜整合蛋白，其同源蛋白存在于所有的真核细胞中，它们具有相似的结构和相似的功能。因其最早发现时相对分子质量为33000，所以也称VAP33。

髓母细胞瘤中DNA损伤修复机制的研究进展

髓母细胞瘤是儿童最常见的原发性中枢神经系统恶性肿瘤之一,有研究提示髓母细胞瘤可能由原始神经干细胞演化而成,此类细胞有向神经元及神经胶质细胞等多种细胞分化的潜能,属于原始神经外胚层肿瘤（primitive neuroectodermal tumors,PNET）.髓母细胞瘤的治疗主要是手术切除与术后放射治疗,部分病例可辅以化疗.目前对髓母细胞瘤的研究着重于探讨肿瘤形成的细胞起源和发病机制,从而在治疗方案上寻找新的靶点.