科學(xué)家成功構(gòu)建膀胱癌類器官
背景介紹
腫瘤類器官是近些年的研究熱點(diǎn)荒椭，基本都是CNS文章坚弱，見：腫瘤類器官研究發(fā)展大事件 同樣，今天要介紹的這篇文章發(fā)表于2018年的CELL雜志：Tumor Evolution and Drug Response in Patient-Derived Organoid Models of Bladder Cancer.
美國(guó)“哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心”（CUIMC）及其合作單位成功建立了膀胱癌的類器官模型舵变。類器官是把人體組織在體外三維環(huán)境中培養(yǎng)而成的結(jié)構(gòu)客峭，腫瘤類器官可以很好的模擬病人的腫瘤，能夠幫助病人找到最敏感的治療方案矩屁。這一研究于2018.4.5日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)雜志《Cell》上辟宗。
在腫瘤的精準(zhǔn)治療中，醫(yī)生通常先對(duì)患者的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序吝秕，從而發(fā)現(xiàn)腫瘤中的基因變異泊脐，然后針對(duì)性的給予對(duì)應(yīng)的靶向治療藥物。然而這種模式往往并不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)藥物的敏感性烁峭，患者往往對(duì)治療并沒有反應(yīng)∪菘停現(xiàn)在可以利用病人的類器官發(fā)現(xiàn)對(duì)其腫瘤真正敏感的藥物秕铛，這個(gè)過程只需要幾個(gè)星期就可以完成”。
? Shen博士在4年前就開始研究膀胱癌類器官缩挑。培養(yǎng)類器官的難點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)最佳的培養(yǎng)條件但两，包括各種營(yíng)養(yǎng)成分、生長(zhǎng)因子调煎、培養(yǎng)技術(shù)等镜遣。不同來源的組織其類器官的培養(yǎng)條件并不相同。在這項(xiàng)研究中士袄，Shen博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功利用22例膀胱癌患者的腫瘤構(gòu)建了類器官悲关，其中有3例病人在化療前與化療后均建立了類器官，這些類器官可以幫助科學(xué)家研究腫瘤對(duì)藥物治療的反應(yīng)原理及耐藥機(jī)制娄柳。
? 對(duì)于膀胱癌患者寓辱，目前臨床上主要根據(jù)腫瘤侵犯的范圍來選擇治療方案：當(dāng)腫瘤沒有侵犯肌肉時(shí)，治療方法為手術(shù)切除赤拒，聯(lián)合術(shù)后免疫治療和化療秫筏。然而，膀胱癌手術(shù)后有很高的復(fù)發(fā)率挎挖，腫瘤復(fù)發(fā)的患者需要不斷的接受治療这敬。另外一些病人的腫瘤侵犯到了肌肉層，這種更加晚期的腫瘤更難以治愈蕉朵，許多情況下是致命的崔涂。患者通常接受膀胱切除術(shù)聯(lián)合化療。Shen博士說：“膀胱切除后對(duì)病人的生活影響很大始衅，很多病人抗拒手術(shù)治療冷蚂。因此，我們迫切需要更多汛闸、更好的靶向治療方法來針對(duì)膀胱癌蝙茶。”
關(guān)于癌癥的介紹诸老，我推薦：https://www.cancer.org/cancer/bladder-cancer/about/what-is-bladder-cancer.html
使用gene panel測(cè)序
這里采用的是(MSK-IMPACT) for a panel of 468 genes隆夯，測(cè)序數(shù)據(jù)的分析結(jié)果上傳到了cBioPortal.
為了探究把primary tumor培養(yǎng)成organoid的過程中到底細(xì)胞發(fā)生了啥變化，作者取了：
- parental tumors (a)
- patient-derived organoids at early (b)
- late passages (c)
- orthotopic xenografts generated from the organoids (d)
- organoids derived from xenografts (e)
都進(jìn)行了MSK-IMPACT這個(gè) gene panel的高深度測(cè)序
全外顯子測(cè)序
樣本平均測(cè)序量超過96M的reads别伏，~240X吮廉，PE100bp，走的流程是 BWA,hg19,GATK,MUTECT,VEP,Pindel.
Somatic mutationa過濾畸肆，去除那些在ExAC r0.3數(shù)據(jù)庫(kù)里面MAF大于0.04%的位點(diǎn)宦芦。 測(cè)的樣本包括:
- Normal (n = 5)
- primary tumors (n = 5)
- tumor-derived organoid or xenograft samples (n = 19)
| Line | Pathologic classification | Number of samples | Mean variant allele frequency | Mean number of mutations | Number of mutations | Mutations per Mb |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SCBO-3 | Low-grade, non-invasive | 6 | 0.4324 | 217.8 | 1307 | 6.615 |
| SCBO-3.2 | Low-grade, non-invasive | 5 | 0.4366 | 220.8 | 1104 | 6.705 |
| SCBO-4 | High-grade, invasive | 3 | 0.4419 | 1173 | 3519 | 35.62 |
| SCBO-5 | High-grade, non-invasive | 6 | 0.2619 | 2643 | 15860 | 80.25 |
| SCBO-6 | High-grade, invasive | 4 | 0.4000 | 1134 | 4536 | 34.43 |
轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
數(shù)據(jù)上傳到了GEO： GSE103990 ， 定量采取 RSEM + STAR 轴脐，平均測(cè)序量是25M调卑， 差異分析用DESeq2抡砂。
Accession "GSE103990" is currently private and is scheduled to be released on Sep 19, 2020. 但是現(xiàn)在才2018年4月！Ｌ窠А注益！
探索organoids, xenografts, and organoids established from xenografts進(jìn)化關(guān)系
對(duì)16個(gè)病人的primary tumor和 構(gòu)建好的organoid 都進(jìn)行了MSK-IMPACT這個(gè) gene panel的高深度測(cè)序，并且比較發(fā)現(xiàn) 它們一致性比較好溯捆。但也有值得關(guān)注的例外丑搔。
對(duì)每個(gè)病人的5個(gè)測(cè)序結(jié)果比較突變情況，oncoprint如下：
可以比較明確的看到很多位點(diǎn)在同一個(gè)病人里面出現(xiàn)異質(zhì)性提揍。
具體看某個(gè)位點(diǎn)是如何變化的：
這樣就需要挑選5個(gè)病人做WES啤月，對(duì)得到的突變情況數(shù)據(jù)分析進(jìn)化關(guān)系：
當(dāng)然，也可以說明一下WES和MSK-IMPACT這個(gè) gene panel的的一致性：
轉(zhuǎn)錄表達(dá)數(shù)據(jù)分析basal和luminal情況
首先結(jié)合TCGA數(shù)據(jù)畫主成分分析圖：
再利用兩個(gè)已經(jīng)發(fā)表的gene set劳跃，來區(qū)分basal和luminal情況
參考文獻(xiàn)：
- http://newsroom.cumc.columbia.edu/blog/2018/04/05/organoids-created-from-patients-bladder-cancers-could-guide-treatment/
- Lee et al.,Tumor Evolution and Drug Response in Patient-Derived Organoid Models of Bladder Cancer. 2018, Cell 173, 515–528
（文章轉(zhuǎn)自jimmy的2018年閱讀文獻(xiàn)筆記）
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