圣裘德儿童研究医院的科学家们创建了一个实验室模型，用于研究由RB1基因中的遗传突变驱动的视网膜母细胞瘤。 视网膜母细胞瘤是一种罕见的视网膜癌症，视网膜是眼睛后部的薄组织。研究人员创建了视网膜母细胞瘤类器官模型，可以密切模拟患者肿瘤的生物学特性。这些模型为研究疾病的最早阶段以及筛选新疗法提供了重要资源。该研究结果最近发表在《自然通讯》上。

视网膜母细胞瘤发生在非常年幼的儿童中，在某些情况下，儿童出生时患有这种疾病。RB1 的遗传性突变是发生这种情况的一个原因，但这些肿瘤如何形成以及哪些其他因素是其发展的基础仍然难以研究。

视网膜母细胞瘤也很不寻常，因为它是唯一一种未通过组织样本活检诊断出的癌症类型。这是因为该过程可能有助于肿瘤细胞扩散到眼外。这意味着研究人员可以获得的肿瘤样本来自进展到早期阶段的癌症，需要摘除眼睛。

“我们用这些视网膜母细胞瘤类器官开发的东西是有史以来第一次成为一种实验室模型，可以在其中研究视网膜母细胞瘤开始形成时的过程，”共同通讯作者 Michael Dyer 博士说。 ，圣裘德发育神经生物学系主任。“我们可以跟踪从肿瘤发展的开始到早期阶段的过程，这真的很令人兴奋，并为研究开辟了新的途径。”

对新模型的需求

模型为科学家提供了一种在实验室研究疾病的方法，包括其生物学基础以及它对潜在疗法的反应方式。创建反映人类患者疾病现实的模型是一项巨大的挑战。对于视网膜母细胞瘤等罕见疾病，由于患者数量有限，还有额外的障碍。视网膜母细胞瘤模型，包括细胞系、基因工程小鼠模型和患者来源的异种移植物，已用于研究。然而，这些模型也未能复制患者身上发生的疾病。

通过敲除或消除RB1基因创建的模型的一个特殊问题是，虽然这种突变是人类视网膜母细胞瘤的基石，但具有这些异常的小鼠不会患上这种疾病。之前的 St. Jude 研究表明，视网膜母细胞瘤的小鼠模型并不总是临床前药物开发研究的可靠预测指标。

“了解除了RB1之外的其他驱动肿瘤发展的因素，可以发现新的治疗靶点，影响疾病治疗，并可能阻止新肿瘤的形成，”共同通讯作者、圣犹达肿瘤学系医学博士雷切尔·布伦南 (Rachel Brennan) 说。“如果我们揭开导致某些患者在晚年患上第二个肿瘤的神秘面纱，我们就可以制定更有效的筛查计划和早期干预措施来挽救生命。”

Brennan 与田纳西大学健康科学中心的眼肿瘤学家 Matthew Wilson 医学博士共同领导了视网膜母细胞瘤临床项目，他也是该论文的合著者。

研究疾病的更好方法

为了创建更好的研究模型，科学家们培育出了所谓的视网膜类器官。这些模型是由诱导多能干细胞 (iPSC) 创建的细胞的 3D 培养物。这些细胞是使用来自在RB1中有种系突变的视网膜母细胞瘤患者的样本创建的。在实验室中培养和培育的 iPSC 会自然发育成视网膜组织。来自类器官的细胞被注射到小鼠体内，最终形成了视网膜母细胞瘤。

研究人员对这些视网膜母细胞瘤肿瘤进行了全基因组测序、RNA 测序和甲基化分析，发现它们与患者样本无法区分。

“这是我们第一次知道具有特定突变的细胞在哪里成功地长成类器官，然后自发地发展成肿瘤，”第一作者、圣裘德发育神经生物学系的 Jackie Norrie 博士说。“类器官模型这样做的能力是独一无二的，因为具有RB1突变的细胞系不会自发地发展成视网膜母细胞瘤肿瘤。这强调了RB1突变和涉及视网膜自然发育的过程在形成中发挥作用这种癌症。”

通过他们的工作，研究人员创建了一个大型的视网膜母细胞瘤单细胞分析结果数据集。这些数据，连同研究人员在患者肿瘤、患者来源的异种移植物和类器官模型方面的其他工作，可通过儿童实体瘤网络 (CSTN) 免费获得。CSTN 是一种可供任何地方的研究人员使用的工具，它为研究小儿实体瘤和相关生物学的研究人员提供了世界上最大、最全面的科学资源集合。