一、研究背景

       口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是头颈部鳞状细胞癌中最主要的类型之一。尽管近年来手术、放疗、化疗以及免疫治疗不断发展，OSCC的局部复发、颈部淋巴结转移以及治疗耐药仍然是影响患者预后的重要因素。临床上，铂类药物（顺铂、卡铂、奥沙利铂等）是OSCC一线化疗药物，在局部晚期、复发或转移患者中常与放疗、单抗药等联合使用，但不同患者接受治疗后的效果不尽相同，并且大多数患者在一段时间以后开始出现耐药性，导致治疗失败并显著降低生存率。因此，开发能够准确反映患者肿瘤生物学特征、可用于患者分层、疗效预测和耐药机制研究的临床前模型，成为亟待解决的关键问题。

       传统的临床前模型主要包括细胞系和细胞系来源的异种移植瘤（cell-derived xenografts，CDXs），虽然这些模型在肿瘤生物学研究中发挥了重要作用，但它们在捕捉人类肿瘤复杂性和异质性方面存在固有局限。患者来源的类器官（patient-derived organoids，PDOs）作为一种三维（3D）培养系统，能够更接近地模拟亲本肿瘤的体内特征，近年来在肿瘤研究中展现出巨大的转化潜力。与患者来源的异种移植瘤（PDX）模型相比，PDO在成本、人力、时间、可扩展性、遗传操作便利性和高通量药物筛选等方面具有明显优势。

       基于这样的临床困境，南京医科大学附属口腔医院的吴亚平、程杰等在Cell Reports Medicine上发表了一篇题为“A human patient-derived organoid biobank to model tumor heterogeneity and therapeutic vulnerability for oral squamous cell carcinoma”的研究论文，建立了一个包含46条患者来源OSCC类器官系的活体生物样本库（living biobank），并系统验证这些类器官是否真正保留了原始肿瘤的组织学、基因组和转录组特征。随后，研究者又利用这个平台进行药物敏感性筛选，并进一步从顺铂耐药这一临床问题出发，筛选出潜在靶点CDCP1，最终建立了“PDO筛选—机制验证—PDX验证—纳米药物干预”的完整研究链条。

二、OSCC类器官生物样本库的建立与鉴定

       研究者从65例原发性OSCC患者的新鲜手术或活检标本中采集组织，分离细胞后接种于Matrigel，并覆盖优化培养基。该培养基在常规成分基础上加入FGF2/FGF10、R-spondin、Noggin、A83-01、CHIR-99021、EGF、Wnt3a及LATS1/2抑制剂GA-017。与既往口腔黏膜类器官培养基相比，含GA-017的配方生长速率和长期传代能力最佳，GA-017通过抑制LATS1/2激活YAP，促进增殖、自我更新和EMT。最终在2周内成功建立46株类器官，成功率70.77%，可长期传代（>10代）、冻存复苏并保持稳定形态与转录组特征，且涵盖不同解剖部位和临床分期，与OSCC男性多发、老年高发的流行病学特征相符。

图：OSCC患者来源类器官生物样本库建立及后续实验分析示意图

       为验证类器官能否忠实再现亲本肿瘤特征，研究者进行了H&E和IHC分析，结果显示类器官保留了角化珠形成、核异型性及不同分化程度的肿瘤间异质性，KRT5/6、TP63和Ki67与亲本肿瘤高度一致。WES分析10对样本发现，拷贝数变异和结构变异大多保守，TP53（45%）、TTN（65%）、MUC16（50%）等突变谱与TCGA-HNSC一致。转录组测序显示9对类器官与肿瘤高度一致，27株PDO可归入HNSCC主要分子亚型（15例basal、9例classical、3例atypical），表明该库较好代表了OSCC转录异质性。

图：亲代肿瘤&不同病理分级的类器官代表性H&E、免疫组化结果

       此外，将OSCC-180、OSCC-190、OSCC-320三株PDO皮下移植至NCG小鼠，12周内均可在至少75%动物中成瘤，PDOX的H&E染色与原始肿瘤组织学特征高度相似，人特异性Ki-67和KRT5/6染色阳性，证实其保留致瘤性和亲本肿瘤分子特征。

图：PDOX模型构建及其组织病理学特征

三、类器官作为遗传操作、免疫肿瘤学和药物筛选平台

       为评估类器官是否适合体外遗传操作，研究者选择FOSL1进行慢病毒介导的沉默与过表达实验。在高表达FOSL1的OSCC-140中敲低FOSL1后，mRNA/蛋白水平及类器官增殖能力显著下降；而在低表达FOSL1的OSCC-320中过表达FOSL1则显著促进类器官生长，证明该平台可用于基因功能研究。

       在免疫肿瘤学方面，研究者将患者外周血单核细胞来源的活化T细胞与同源类器官共培养，通过EGFP/PE双荧光标记动态监测杀伤效果，共培养10小时后观察到类器官体积缩小和外周细胞裂解，表明该体系可模拟患者特异性肿瘤-免疫相互作用并用于免疫检查点阻断疗效测试。

图：类器官-T细胞共培养体系建立与T细胞杀伤效果检测

       在药物筛选方面，研究者随机选取20株类器官，对顺铂、多西他赛和西妥昔单抗进行8个浓度梯度、120小时的药敏检测。结果显示，不同患者来源类器官的剂量-反应曲线、AUC和Z因子差异显著，提示单药化疗反应存在明显个体间异质性，证实类器官可作为有效药物筛选工具。为验证体外结果，研究者选取OSCC-100（顺铂耐药/西妥昔单抗敏感）和OSCC-40（顺铂耐药/多西他赛敏感）两例对应PDX模型进行体内验证。在OSCC-10T PDX中，西妥昔单抗显著降低肿瘤负荷、抑制增殖（Ki-67，p<0.01）并增加凋亡（TUNEL，p<0.01），而顺铂无明显疗效；在OSCC-40 PDX中，多西他赛的体内疗效与类器官预测的敏感性一致。这些结果说明，OSCC类器官可有效用于药物筛选和反应预测。

图：PDO药敏筛选流程、剂量-反应曲线、代表性形态及IC50/AUC/Z因子热图

四、转录组学分析鉴定CDCP1参与顺铂耐药

       为鉴定顺铂耐药的关键调控因子，研究者对20株PDO进行顺铂敏感性检测，根据IC50值分为敏感组和不敏感组。敏感株OSCC-160在5μM时即出现明显生长抑制和凋亡，而不敏感株OSCC-230需≥10μM才受抑制。转录组分析在不敏感组与敏感组间鉴定出384个差异表达基因，其中221个上调，包括GSDMA、MMP10、FOSL1、CDCP1和INHBA等既往报道与化疗耐药相关的基因；GSEA显示缺氧和TGF-β等耐药相关通路在不敏感组富集。

图：OSCC-23O（不敏感）与OSCC-16O（敏感型）PDO经顺铂处理后的明场形态及PI阳性率

       值得注意的是，CDCP1在不敏感PDO中显著上调。公共数据集分析进一步支持该关联：GSE117872中顺铂耐药样本CDCP1表达高于敏感样本；TCGA-HNSC中CDCP1高表达患者接受铂类治疗后的总生存期显著更差。免疫荧光也证实CDCP1蛋白在不敏感PDO中表达更高。功能实验显示，敲低CDCP1显著增加Cal27、HN6细胞及类器官的顺铂敏感性，并降低CD133、CD44、BMI1、SOX2等干性标志物表达和肿瘤球形成能力；过表达CDCP1则相反。机制上，CDCP1敲低降低β-catenin蛋白水平、核转位及转录活性，过表达则增强这些指标，而Wnt/β-catenin激活剂LiCl可部分逆转CDCP1敲低对顺铂敏感性的影响。上述结果表明，CDCP1通过激活Wnt/β-catenin信号驱动的干性介导OSCC顺铂耐药。

图：CDCP1敲低以后β-catenin蛋白表达下降；使用LiCl后可部分逆转该现象

五、纳米颗粒介导的CDCP1沉默逆转顺铂耐药

       由于缺乏选择性CDCP1抑制剂，研究者构建了pH响应性纳米颗粒（CS/γ-PGA）包封siCDCP1用于靶向递送。在两种顺铂耐药PDX模型（OSCC-23T、OSCC-42T）中，该纳米颗粒介导的siCDCP1单药治疗显著降低肿瘤负荷，优于非靶向siRNA纳米颗粒和载体对照；与顺铂联用后疗效进一步增强，实现肿瘤消退。Western blot和免疫荧光显示，联合治疗显著抑制CDCP1、β-catenin、Ki-67、CD44和BMI1表达，同时增加γH2A和TUNEL阳性凋亡细胞。安全性评估显示，治疗期间小鼠体重、血液学、生化指标及主要器官组织病理学均无明显异常，表明该纳米颗粒制剂具有良好的体内生物安全性。

图：PDX模型（OSCC-42T）使用不同治疗策略后的肿瘤生长情况及耐药与干性相关蛋白的表达情况

六、总结

       本研究建立了包含46株OSCC患者来源类器官的活体生物样本库，可长期传代并忠实再现亲本肿瘤的组织学、基因组和转录组异质性，支持遗传操作、免疫肿瘤学研究和药物筛选。基于该平台，研究者鉴定出CDCP1通过激活Wnt/β-catenin信号驱动的干性介导顺铂耐药，并构建pH响应性纳米颗粒递送siCDCP1，在耐药PDX模型中有效逆转耐药、抑制肿瘤生长且安全性良好。该研究确立了OSCC类器官作为耐药机制研究与个体化治疗开发的可靠平台，并提示CDCP1靶向策略具有临床转化潜力。

       从类器官行业角度看，这项研究最值得借鉴的是：它没把类器官只当试药工具，而是当成了能挖出真问题的研究平台：首先，他们加入GA-017抑制Hippo通路、激活YAP，就把建库成功率拉到70%以上，说明针对不同瘤种调整关键信号通路，可能比一味堆生长因子更有效。其次，这项研究先拿耐药和敏感类器官做转录组比较，再从差异里锁定CDCP1，说明类器官不仅是药敏筛选工具，更能结合转录组学反向发现新靶点。最后，研究团队将类器官与PDX、纳米递送等技术联动，形成从机制到治疗的完整转化闭环，对类器官走向转化很有参考意义。此外，自体T细胞与类器官共培养，也让类器官能用于免疫治疗评估，回应了“PDO缺免疫微环境”的老问题。当然，标准化、长期传代后异质性是否稳定、临床验证是否充分，仍是行业绕不开的坎。总的来说，这项研究让人看到，类器官正在从“建模工具”慢慢变成“发现平台”，甚至成为连接基础和临床的一个转化枢纽。

参考文献&来源：
Wang Y, Diao P, Lv P, Qi N, Wang Z, Yan E, Li J, Wang Y, Wang D, Wu Y, Cheng J. A human patient-derived organoid biobank to model tumor heterogeneity and therapeutic vulnerability for oral squamous cell carcinoma. Cell Rep Med. 2026 Feb 17;7(2):102622. doi: 10.1016/j.xcrm.2026.102622. PMID: 41707653; PMCID: PMC12923975.

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