为了开发癌症新药，科学家做了近700种肿瘤模型

（来源：MIT News）

为了开发更精准的癌症靶向疗法，科学家首先需要一种足够接近真实肿瘤的实验模型：不仅要模拟癌细胞的形态，还要尽可能保留患者肿瘤原本的遗传和分子特征。如今，一个由麻省理工学院科赫综合癌症研究所（MIT Koch Institute）、布罗德研究所（Broad Institute）、丹娜-法伯癌症研究所（Dana-Farber Cancer Institute）、美国国家癌症研究所（NCI）等机构共同参与的国际团队，建立了近 700 种新的患者来源癌症模型。研究人员希望，这批模型能够为寻找新的药物靶点和开发抗癌药物提供更可靠的实验基础。

这些模型覆盖 25 种癌症，目前已经向全球癌症研究人员开放。相关研究发表于最新一期《自然》，参与机构超过 20 家。

这批模型来自一个持续十年的大型研究项目。该项目由美国国家癌症研究所资助，目标是扩大患者来源肿瘤模型的数量和种类。研究人员将其中大部分肿瘤细胞培养成了“类器官”（organoid）：一种可以长期存活的三维细胞培养物，能够较好地保留原始肿瘤的遗传和分子特征。

相比传统癌细胞系，这类模型能够覆盖更多癌症类型，也有望帮助研究人员发现新的药物靶点，并在实验室中测试潜在疗法。

论文资深作者之一、MIT 科赫研究所研究科学家杰西·博姆（Jesse Boehm）表示：“过去 20 年，随着人类基因组测序和癌症基因组研究的发展，我们已经提出了大量潜在的癌症治疗靶点。但要验证这些靶点，并真正启动药物研发，还需要相应的实验体系。”

人类癌症模型计划（Human Cancer Models Initiative，HCMI）于 2016 年启动。当时，“癌症基因组图谱”（The Cancer Genome Atlas）项目刚刚完成。这项大型计划通过分析癌症基因组，希望系统梳理推动癌症发生和发展的遗传变化。

在癌症基因组图谱项目中，研究人员对数千名患者的癌细胞样本进行了测序。结果显示，肿瘤的遗传差异远比此前使用的癌症模型更加复杂。当时，全球广泛使用的患者来源癌细胞系大约只有 1000 种，并不足以覆盖真实癌症的多样性。

“我们意识到，1000 种远远不够。”博姆说，“国际研究界需要投入资源，建立数以千计的新模型，才能覆盖不同癌种、不同基因型和不同族群。现有模型大多来自欧洲和东南亚患者，很多罕见癌症甚至完全没有相应模型。”

在美国国家癌症研究所和英国惠康基金会（Wellcome Trust）的支持下，来自数十家机构的数百名科学家参与了这一项目。他们负责收集患者样本，并尝试将肿瘤组织培养成可以长期用于实验的细胞系或类器官。

博姆说：“这是一个规模非常庞大的项目。这篇《自然》论文，可以说是过去十年工作的集中成果。”参与研究的医院一共收集了超过 2700 份肿瘤样本，所有患者都同意将自己的细胞用于科研。这些样本来自美国、英国和荷兰的多家医院。

论文主要作者之一、科赫研究所高通量科学平台（High Throughput Sciences，HTS）科学主任穆什里克·阿尔-贾兹拉维（Mushriq Al-Jazrawe）表示，如此大规模的资源库，离不开大量的基础工作。他说，“非常感谢各参与机构的技术和科研团队。正是他们细致而专业的工作，才把患者的肿瘤样本转化成经过充分验证的模型和数据，让世界各地的研究人员都能够放心使用。”

这些样本大部分来自肺癌、肝癌和胰腺癌等常见癌症，但研究人员也纳入了大约 150 种较为罕见的癌症类型，包括胆囊肿瘤和小肠肿瘤。为了让患者的肿瘤细胞能够在实验室里长期存活，研究人员开发了专门的培养方法。他们将细胞放入特制培养基中，并加入能够支撑细胞生长的支架材料，使其逐渐形成三维结构。

最终，大约三分之一的患者样本被成功培养成了可长期使用的模型。其中大部分新模型都是类器官。在某些情况下，它们可以比传统癌细胞系更接近原始组织的结构。

传统癌细胞系从 20 世纪 50 年代开始被广泛用于癌症研究，通常是在培养皿中铺成一层生长；类器官则不同，它们会形成三维细胞团，并嵌入类似凝胶的支撑材料中，因此能够更好地模拟真实组织的空间结构。

建立一个稳定的类器官或细胞系，有时需要长达一年。模型建立后，研究人员还会对其进行系统分析，确认它们的基因组序列、RNA 表达以及表观基因组变化，是否仍然与原始患者肿瘤高度一致。

HCMI 项目建立的所有模型，都被存入美国典型培养物保藏中心（American Type Culture Collection，ATCC），供科研机构获取和使用。每个模型还配有较为完整的患者信息，包括患者从父母那里遗传的基因突变，也就是生殖系突变，以及患者此前接受过哪些癌症治疗。

有了这样一套资源，科学家可以开展比过去规模更大的药物筛选实验。同日发表于《自然》的另一篇论文中，布罗德研究所团队对其中 300 多种新模型进行了高通量基因组测序和 RNA 测序，并对其中 100 多种模型开展了 CRISPR 功能缺失筛选。

简单来说，研究人员会逐一“关闭”某些基因，观察癌细胞因此受到什么影响。通过这种方式，他们能够找出每一种癌症模型赖以生存的关键基因，也就是癌细胞潜在的“软肋”。这些脆弱点未来可能成为新药的攻击目标。

相关结果已经被加入“癌症依赖图谱”（Cancer Dependency Map，DepMap）。目前，这一数据库已经收录超过 2000 种癌症模型的信息。与此同时，另一篇同期发表的《自然》论文中，英国桑格研究所（Sanger Institute）团队也对 HCMI 项目建立的另外 256 种类器官进行了系统分析。

尽管 HCMI 作为一个正式项目已经逐渐进入收尾阶段，研究人员仍希望继续从新的患者肿瘤样本中建立更多模型，尤其是目前覆盖不足的儿童癌症和罕见癌症。

博姆表示：“现在我们大约有 2000 个模型，但如果我们真的希望临床前研究能够代表所有癌症患者，那么还远远不够。我们需要邀请更多患者捐赠组织，把它们变成全世界研究人员都能使用的科研工具。我希望这不是结束，而只是一个开始。”

阿尔-贾兹拉维也认为，下一步的重要任务，是把 HCMI 十年来积累的方法和经验延续下去，尽可能从这些珍贵的患者组织中获得更多信息。

他表示，HTS 平台目前仍在继续开发新的研究方法，希望能够更加稳定、标准化地大规模研究患者来源的样本和模型，同时为临床团队与科研团队之间的合作提供基础设施。

https://news.mit.edu/2026/scientists-unveil-600-new-tissue-models-human-cancer-0805