在医学的世界里，有一种罕见但极具挑战性的肿瘤——颅咽管瘤（ACP）。它通常发生在儿童和青少年，位于大脑的鞍上区，一个靠近下丘脑、视神经等重要结构的区域。
尽管它被归类为良性肿瘤，但其临床表现却异常复杂，常常给患者带来严重的健康问题，甚至影响他们的生活质量。手术切除、放疗等传统治疗方法虽然在一定程度上有效，但也伴随着较高的复发风险和严重的副作用。
那么，有没有一种更精准、更有效的治疗方法呢？今天，我们将带您走进南方医科大学南方医院刘忆团队一项最新的研究成果，看看科学家们如何通过创新的类器官技术，为颅咽管瘤的治疗带来新的希望。
文章介绍
展开剩余92%题目：患者来源钙化性颅咽管瘤类器官生物库作为药物发现平台
英文题目：A Patient-Derived Organoid Biobank of Adamantinomatous Craniopharyngioma as a Platform for Drug Discovery
杂志：Advanced Science
影响因子：14.1
发表时间：2025年11月
PMID: 41250940
Part.01
研究背景
颅咽管瘤（ACP）是一种位于鞍上区的良性肿瘤，儿童中较为常见，占儿童颅内肿瘤的5%–11%。其分子特征包括CTNNB1基因激活突变，导致β-catenin异常积累并激活Wnt信号通路，还涉及其他信号通路异常。
目前治疗包括手术切除、放疗等，囊内注射干扰素α和系统性使用白介素-6抑制剂有一定效果，免疫治疗也在探索中，但靶向治疗进展受限于缺乏可靠研究模型。
本研究通过建立ACP患者来源的类器官（PDO）生物库，开发用于药物筛选和精准治疗的平台，验证了PDO与原始肿瘤的一致性，并筛选潜在治疗药物，为ACP精准治疗提供新策略和资源。
Part.02
研究思路
类器官生物库的建立：研究团队成功建立了54个ACP PDO，成功率达到90%。这些PDO在形态学和分子特征上与原始肿瘤高度一致。 技术手段：使用了多种技术手段，包括H&E染色、免疫荧光染色、全外显子测序（WES）和RNA转录组测序等，以验证PDO是否能够准确模拟原始肿瘤的特征。 药物筛选：通过药物敏感性实验，测试了多种药物对PDO的影响，发现色瑞替尼（Ceritinib，一种IGF-1R抑制剂）对ACP PDO具有显著的抗肿瘤活性。Part.03
研究结果
1. 患者样本和临床特征
2021年12月至2024年7月，南方医院神经外科共收集60例组织学确诊的ACP肿瘤标本，含27名青少年与33名成人，男女比例24:36；45例为初治，15例复发，58例伴内分泌紊乱。
肿瘤类型以实体囊性为主（47/60），59例见钙化。组织病理学诊断由经验丰富的神经病理学家验证。
2. 患者源性ACP类器官模型及生物库的建立
研究团队从60个ACP组织样本中成功建立了54个ACP PDO，总体成功率为90.0%。这些PDO通常在Matrigel中播种后1至2天内形成，并自组织成球形结构，随后每7-10天传代一次。
尽管不同患者的ACP PDO形态相似，但大小存在显著差异。培养失败主要由于肿瘤组织过度钙化或肿瘤实质不足，尤其是在囊性ACP中。
为了建立生物库，对PDO进行了冷冻保存，并评估了冷冻对PDO活力和生物学特性的影响。结果显示，冷冻保存未显著改变Ki-67表达或类器官生长，表明ACP PDO可以从冷冻储备中有效恢复并继续培养。这为ACP的基础研究提供了宝贵的资源（图1）。
图1 ACP-PDO构建与形态。展示PDO培养流程及第0、2、5、7天明场照片，显示不同患者来源PDO大小差异；配对MRI、H&E、Pan-CK/Ki-67免疫荧光证实PDO保持母瘤组织学与增殖指数。
3. ACP的PDO模型概括了亲代肿瘤的组织病理特征
为了评估ACP PDO是否保留了亲本肿瘤的组织学特征，研究者采用H&E染色和免疫荧光分析，比较了四对ACP PDO及其原肿瘤的形态学特征。
结果显示，ACP PDO表现出与原始肿瘤相似的组织学模式，包括常见的类似湿角蛋白和/或鬼细胞的结构。免疫荧光染色显示，角化上皮细胞标志物Pan-CK在ACP PDO中阳性表达，且Ki-67增殖指数与亲代肿瘤相当。
此外，ACP PDO中β-catenin的异质性定位模式与原发性ACP肿瘤一致，部分细胞表现出β-catenin核易位。ACP PDO还显示出EGFR和p-ERK1/2的阳性表达，表明相关信号通路的激活。干细胞相关标志物在ACP PDO和匹配的肿瘤样本之间具有相似性。
转录组测序和反褶积分析显示，ACP PDO中旋状上皮（WE）是主要细胞类型，而栅栏样上皮（PE）比例显著降低或无法检测。ACP PDO的分泌组特征与原发性ACP组织相似，包括WNT和SHH信号通路的表达水平。
这些发现表明ACP PDO有效地保留了原发性ACP肿瘤的组织学结构、形态和功能多样性（图2）。
图2 PDO复现免疫表型。免疫荧光对比母瘤与PDO的β-catenin核定位、EGFR、p-ERK1/2、CD44、CD133、KLF4、Notch1、SHH及P16表达，结果高度一致，证明关键信号通路和干性标记保留。
4. ACP的PDO模型保留了原始肿瘤组织的遗传特征
为验证ACP PDO的基因组保真度，对3例患者的匹配PDO和原发肿瘤组织样本进行了全外显子组测序。结果显示，PDO保留了原始肿瘤组织中大部分突变，平均一致性率超过85%。
肿瘤与PDO的突变谱高度相似，体细胞突变频率与典型ACP突变谱一致。肿瘤突变负荷在肿瘤组织和PDO中具有可比性，微卫星不稳定性略有升高但无统计学差异。
关键验证中，CTNNB1突变在患者57的原发肿瘤和PDO中被验证，而患者59的特定低变异等位基因频率CTNNB1突变在PDO中未被检测到，可能是由于培养过程中的克隆选择或技术限制。Sanger测序证实了亲代组织和PDO中CTNNB1突变的存在。
尽管某些亚克隆可能经历进化变化，但核心遗传驱动途径仍保守。此外，患者51和57的肿瘤和PDO中分别共享DMD和SH3PXD2A突变，这两个基因之前未与ACP相关。
尽管ACP缺乏公认的肿瘤驱动基因，PDO仍显示出保留关键遗传特征的能力，表明其有潜力成为ACP研究和治疗的强大体外模型（图3）。
图3 全外显子测序验证基因组保真。3对肿瘤-PDO韦恩图显示>85%共有突变；热图呈现CTNNB1等高频突变；TMB与MSI无差异；Sanger验证CTNNB1 Thr41Ile、Ser33Phe在PDO中保留。
5. ACP PDO模型的药物反应
研究者使用早期传代的ACP PDO进行体外药物敏感性试验，以评估其作为临床前模型的潜在应用。所有PDO均含有CTNNB1基因的点突变，验证了类器官的起源。
研究者选择了11种药物，包括Ceritinib、Dacomitinib、Neratinib、Dasatinib、Napabucasin、Lorlatinib、Dabrafenib、Trametinib、Tofacitinib和Vismodegib，针对特定信号通路或分子。
对19株ACP PDO细胞系进行药敏试验，结果显示对药物的异质性反应。所有测试的PDO系对IGF-1R抑制剂色瑞替尼表现出敏感性，而对EGFR抑制剂Dacomitinib的反应则更具变异性。联合使用Dabrafenib和Trametinib时，IC50值显著降低，表明两者之间存在潜在协同作用。
这些发现表明ACP PDO对药物的反应不同，强调了其作为药物筛选模型的实用性（图4）。
图4 药物敏感性筛查。19个PDO对11种靶向药的IC50热图；17个PDO对Ceritinib敏感（0.2–4.5 μM）；Dacomitinib、Dasatinib、Neratinib部分有效；Dabrafenib + Trametinib联合显著增效；Vismodegib、Tofacitinib基本无效。
6. 色瑞替尼通过靶向IGF-1R抑制ACP PDO模型的生长
药敏试验显示，17株ACP PDO对色瑞替尼敏感，IC50值低，抑制率高，表明色瑞替尼能有效抑制ACP PDO的增殖。
单细胞RNA测序分析发现IGF-1R在ACP细胞中呈阳性表达，且在旋状上皮（WE）中表达高于角化样上皮（KE）和栅栏样上皮（PE），而ALK表达水平较低。qPCR和免疫组织化学染色进一步证实了IGF-1R的高表达。
siRNA敲低IGF-1R后，ACP PDO的生长被显著抑制，细胞凋亡增加，AKT磷酸化受阻，与色瑞替尼的作用一致。色瑞替尼预处理能有效抑制IGF-1诱导的PI3K/AKT通路激活，表明其是IGF-1/IGF-1R信号通路的拮抗剂。色瑞替尼显著抑制ACP细胞系STAM4的增殖，诱导细胞周期阻滞和凋亡。
这些结果表明，色瑞替尼通过靶向IGF-1R抑制ACP PDO的增殖，诱导细胞周期阻滞和凋亡（图5）。
图5 色瑞替尼抑制增殖并诱导凋亡。单细胞数据显示IGF-1R高表达于螺旋样上皮；2 μM色瑞替尼处理7天显著减少PDO数量与直径，下调PCNA/CCND1/CDK4，上调CDKN1A/BAX/cleaved-caspase-3。
7. 在色瑞替尼处理的ACP PDO模型中，PI3K/AKT/GSK3𝜷/𝜷-Catenin轴下调
为探索色瑞替尼诱导的基因表达改变及其潜在机制，研究者对色瑞替尼处理组和对照组的ACP PDO进行了RNA转录组测序。结果显示，色瑞替尼处理组与对照组间基因表达差异显著，共鉴定出412个差异表达基因（DEG），其中171个上调，241个下调。
GO分析表明，下调的DEG主要与细胞分裂、迁移和增殖相关，而KEGG通路分析强调了色瑞替尼在调节PI3K/Akt和Wnt信号通路中的关键作用。
基因集富集分析进一步证实色瑞替尼对这两种信号通路的抑制作用。Western blot和qPCR验证了色瑞替尼在转录后磷酸化和转录水平上抑制PI3K/AKT/GSK-3β/β-catenin信号轴。此外，PI3K激动剂740Y-P可部分抵消色瑞替尼对ACP PDO数量、大小、细胞周期和凋亡相关标志物的影响，但对信号通路的转录水平调控作用不显著。
这些发现表明色瑞替尼通过下调PI3K/AKT/GSK-3β/β-catenin信号轴诱导ACP PDO细胞周期阻滞和凋亡（图6、7）。
图6 RNA-seq揭示机制。差异基因412个，GO/KEGG富集细胞分裂、PI3K-Akt与Wnt通路；GSEA显示两通路显著下调；Western证实色瑞替尼降低p-PI3K、p-AKT、p-GSK-3β及总/核β-catenin。
图7 PI3K激动剂逆转药效。PI3K激动剂740Y-P共处理可恢复PDO大小、增殖标记及p-AKT/p-GSK-3β/核β-catenin水平，证实色瑞替尼通过抑制IGF-1R/PI3K/AKT/GSK-3β/β-catenin轴起效。
8. ACP PDO的药物分型反映ACP患者的临床治疗反应
通过分析两例ACP病例的临床资料，评估了ACP PDO的药物分型是否能准确反映患者的药物反应。
患者1在首次手术后肿瘤复发，因手术风险高，术前给予色瑞替尼（300 mg，每日一次）治疗。治疗后肿瘤体积先波动后逐渐减小，最终在第二次手术前达到最小尺寸（1.04 cm³），且患者耐受性良好。术后病理检查显示肿瘤组织有明显纤维化和钙化，残留肿瘤细胞中IGF-1R表达阳性，为色瑞替尼的抗肿瘤活性提供了结构基础。
患者2因肿瘤大且下丘脑受累，术后功能障碍风险高，开始色瑞替尼治疗。治疗后肿瘤体积先增加后逐渐减少，最终稳定在最小值（2.435±0.115 cm³），实性成分体积降至治疗前的53.77%。
尽管这两个病例为体外研究结果提供了初步临床背景，但放射学结果的不确定性提示需要谨慎解释，并强调了开展前瞻性临床试验的必要性（图8）。
图8 临床病例验证。两例复发ACP口服色瑞替尼300 mg/d后，MRI 3D重建示肿瘤体积先略增后持续缩小，二次手术标本纤维化、钙化增多，残瘤细胞IGF-1R阳性，与PDO药敏一致。
小结
在这项研究中，科学家们成功建立了一个基于患者来源的类器官生物库，这些类器官能够高度模拟原始肿瘤的生物学特征。
通过这些类器官模型测试多种药物，研究人员发现色瑞替尼能够有效抑制颅咽管瘤的生长。色瑞替尼通过阻断一种关键的信号通路（IGF-1R/PI3K/AKT/GSK-3β/β-catenin）来发挥作用，这一发现为颅咽管瘤的精准治疗带来了新的希望。
这项研究不仅为颅咽管瘤的治疗提供了新的策略，还强调了类器官模型在药物筛选和精准医疗中的重要性。
未来，随着更多临床试验的开展，色瑞替尼有望成为一种新的治疗选择，为颅咽管瘤患者带来更好的治疗效果和生活质量。
参考文献
Zhang H, Wang C, Fan J, Chen Z炒股配资, Yu H, Bai Y, Zhang T, Zhu Q, Feng Y, Niu P, Chen J, Yang L, Li X, Yu L, Qi S, Liu Y. A Patient-Derived Organoid Biobank of Adamantinomatous Craniopharyngioma as a Platform for Drug Discovery. Adv Sci (Weinh). 2025 Nov 18:e03924. doi: 10.1002/advs.202503924.
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