上尿路上皮癌（Upper tract urothelial carcinoma, UTUC）是一种罕见的泌尿生殖系统癌症，占所有尿路上皮癌的 5-10%。虽然发病率低，但患者的复发率和死亡率高。UTUC 标准治疗方法是根治性肾输尿管切除术联合膀胱切除术，对晚期 UTUC 患者进行全身化疗。然而，由于肿瘤的异质性，UTUC患者对不同化疗药物的敏感性不尽相同。个体化精准治疗是改善UTUC患者预后的理想治疗手段，但当前针对UTUC的个体化精准医疗缺乏合适的临床前药物评价模型。

2.1 患者来源的 UTUC 类器官培养体系的建立

研究团队建立了UTUC类器官的培养方案。文章首先测试了常见的类器官添加剂和生长因子对UTUC样本的作用。通过测试筛选发现，R-spondin1、Noggin、FGF10和SB202190等培养基添加剂对UTUC类器官是非必需的；A83-01则对UTUC类器官的形成至关重要；EGF则降低了大多数UTUC类器官的形成效率。通过对UTUC培养体系的优化，最终从32个临床UTUC样本中生成了25个UTUC类器官。此外，本文还从10个癌旁正常组织中产生6个正常组织类器官作为后续研究的对照组。

△ 建立患者来源的UTUC类器官

2.2 UTUC类器官的组织病理学特征

H&E染色发现，UTUC 组织衍生的类器官为致密的球状结构，内部细胞排列紊乱。正常组织衍生的类器官呈泡状结构，细胞排列整齐。免疫荧光染色结果显示，不同患者来源的UTUC类器官的蛋白表达具有个体化差异，而来自同一患者的肿瘤组织与其衍生的类器官则具有相似的蛋白表达。

全外显子组测序结果也显示，UTUC类器官复现了大多数亲本肿瘤组织中存在的体细胞突变。上述结果均表明，患者来源的 UTUC 类器官保留了亲本肿瘤的组织病理学特征。

△ 患者来源的UTUC类器官保留了亲本肿瘤的组织病理学特征

2.3 基于UTUC类器官的抗肿瘤药物的筛选

接下来，本文对12个UTUC类器官进行了药物敏感性筛选。结果显示，不同UTUC患者来源的肿瘤类器官对于抗肿瘤药物的敏感性存在巨大差异，这表明UTUC类器官可以作为个体化治疗的平台。此外，通过UTUC类器官筛选出的敏感药物，其在不同类器官代数之间依旧敏感，这表明类器官的药物敏感反应是稳定的。

△  患者来源的UTUC类器官的抗肿瘤药物筛选

2.4 scRNA-seq揭示了UTUC类器官对吉西他滨反应的细胞异质性

UTUC的一线化疗方案是吉西他滨加顺铂，然而肿瘤细胞对吉西他滨的耐药性降低了该方案的治疗效果。本文使用scRNA-seq来研究UTUC治疗中吉西他滨耐药的机制。结果显示，耐药特征基因在吉西他滨处理前已经存在，表明UTUC的耐药性来自已有耐药细胞的增殖。qPCR进一步揭示，间质上皮转换因子c-Met在吉西他滨处理后的耐药细胞中表达上升，而吉西他滨联合c-Met抑制剂卡博替尼可以有效逆转吉西他滨耐药，从而彻底杀死肿瘤细胞。

△ 吉西他滨处理前后UTUC类器官细胞亚群的转变

本文建立了UTUC类器官的培养体系，能够作为UTUC患者的药物筛选模型。此外，利用UTUC类器官模型，证实UTUC的耐药性来源于已有耐药细胞的增殖；研究进一步发现，c-Met是导致细胞耐药的关键，为UTUC提供了治疗策略的理论和实验依据。

● 建立UTUC类器官培养体系：UTUC类器官在组织结构、基因突变、生物标记物和基因表达谱方面保留了亲本肿瘤的特征，可以作为可靠的体外模型，以探究UTUC的病理生理学机制。

● 发现吉西他滨耐药性的机制：发现吉西他滨耐药的细胞亚群在UTUC类器官中始终存在，耐药性的增加源于已有耐药细胞的增殖；吉西他滨处理后会导致细胞中的c-Met表达上升，将c-Met抑制剂与吉西他滨联合使用后，会降低耐药并提高治疗效果。

参考文献：

Li Z, Xu H, Gong Y,  Zhou L, Huang W. et,al.Patient-Derived Upper Tract Urothelial Carcinoma Organoids as a Platform for Drug Screening. Adv Sci (Weinh). 2022 Feb;9(4):e2103999. doi: 10.1002/advs.202103999. Epub 2021 Dec 16. PMID: 34914855; PMCID: PMC8811809.