综述：头颈癌类器官：从基础构建到临床转化的全景视角

《Stem Cell Research & Therapy》：Head and neck cancer organoids: a panoramic perspective from basic construction to clinical translation

　　本综述系统阐述了头颈癌（HNC）类器官（Organoids）及器官芯片（Organoid-on-a-chip）技术的最新进展。文章详细介绍了鼻咽癌、甲状腺癌及头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）等类器官的构建方法、成功率和关键表征技术，并重点探讨了其在疾病建模、发病机制研究、药物筛选及个体化精准医疗（Precision Medicine）中的广泛应用。作者团队认为，尽管该技术在模拟肿瘤微环境（TME）完整性和降低成本方面仍面临挑战，但其在保留肿瘤异质性、指导临床治疗决策方面展现出巨大潜力，是推动头颈癌研究从实验室走向临床（Bench to Bedside）的重要工具。

　　

头颈癌类器官的构建

头颈癌（HNC）是一组高度异质性的恶性肿瘤，严重威胁人类健康。患者来源肿瘤类器官（PDTOs）作为一种新兴的三维（3D）模型，能够高度模拟源组织的结构和功能，在头颈癌研究中显示出独特优势。PDTOs主要来源于患者的肿瘤组织，如手术切除样本、活检组织或内镜样本。其构建流程通常包括：去除非上皮成分；将组织分解成细胞团或单细胞悬液；将获得的细胞重悬于基质胶（如Matrigel）中并接种于培养板；最后添加含各种生长因子的培养基进行培养。PDTOs通常在10-14天内成熟，可进行传代、扩增，并在体外培养超过10代。

具体到不同类型的头颈癌，其类器官构建各有特点：

• •
  鼻咽癌类器官：其构建成功与样本质量和方法密切相关。研究表明，手术样本的成功率（83.87%）远高于活检样本（40%），样本量小、污染率高是活检样本失败的主因。所有成功构建的鼻咽癌类器官均保持EB病毒（EBV）阳性，并高度保留了源组织的组织病理学特征和基因表达谱。
• •
  甲状腺癌类器官：培养成功率约为70-80%。该类器官能保留亲本肿瘤组织的组织病理学特征，并维持关键基因（如BRAF p.V600E）的突变谱。值得一提的是，基于细针穿刺的构建方法能更好地捕获肿瘤微环境中的驻留免疫细胞群体。
• •
  头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）类器官：其培养成功率在不同研究中差异较大（24% - 86.2%）。样本质量、处理延迟（超过2天会显著降低成功率）以及培养基配方的差异是影响成功的关键因素。HNSCC类器官显示出与原始肿瘤相似的组织学特征和一致的干细胞标志物（如CD44）表达模式。

头颈癌器官芯片技术

器官芯片（Organ-on-a-chip）是通过结合微流体技术与组织工程，在体外模拟人体器官生理功能和环境的平台。将类器官技术与器官芯片技术结合，可有效解决各自短板，提供更逼真的模型。例如，血管化PDTOs芯片可用于实时监测肿瘤血管生成和评估抗血管药物疗效。在头颈癌领域，已有研究使用微流体装置培养HNSCC组织活检片段，用于评估化疗药物（如5-氟尿嘧啶和顺铂）及放疗效果。虽然甲状腺类器官芯片已有报道，可模拟天然甲状腺结构功能并评估内分泌干扰物的影响，但HNC类器官与微流体系统成功整合的报道相对较少，这是未来发展的方向。

头颈癌类器官的应用

• •
  疾病建模与基础研究：类器官为研究肿瘤发生发展机制提供了高效模型。例如，利用口腔鳞状细胞癌（OSCC）类器官模型，研究发现乳酸能促进类器官中的癌症干细胞表型，提示MCT1可能是潜在治疗靶点。另有研究利用缺乏SMAD4的小鼠肿瘤类器官，揭示了SMAD4作为OSCC肿瘤抑制因子的新机制。
• •
  精准医疗与药物开发：PDTOs可用于大规模评估患者对多种药物或治疗方案的敏感性，从而帮助制定个体化治疗策略。研究证实，基于类器官的药物敏感性测试（DST）和放射敏感性测试结果与患者的临床治疗反应存在潜在相关性。例如，HNSCC类器官对放化疗的敏感性在多数情况下能预测患者的临床反应；甲状腺癌类器官对BRAF^V600E抑制剂的反应与其突变背景相符；类器官生物样本库的建立为高通量药物筛选提供了资源。
• •
  肿瘤微环境与免疫学研究：类器官技术为探索肿瘤-免疫相互作用机制和优化免疫治疗策略提供了新平台。目前模拟肿瘤微环境（TME）的类器官系统主要有两种方式：重构TME（将基质嵌入的PDTOs与外源性添加的免疫细胞共培养）和整体原生TME（保留肿瘤固有的免疫微环境）。研究表明，与癌相关成纤维细胞（CAFs）共培养可以促进原发性OSCC细胞的干性特性，而抑制CAFs中的尼克酰胺N-甲基转移酶（NNMT）可抑制TME中的胶原沉积和血管生成。

头颈癌类器官的优劣与产业化前景

与传统二维（2D）细胞系和患者来源肿瘤异种移植（PDTX）模型相比，头颈癌类器官具有明显优势：它们能更好地保留肿瘤异质性，构建周期较短，成本相对较低，且避免了物种差异和伦理问题。然而，类器官技术也存在挑战，例如缺乏完整的细胞类型多样性、血管系统和免疫系统相互作用；培养成本较高（依赖于基质胶和多种生长因子）；不同实验室的培养方案差异可能导致结果可比性受限。

在产业化方面，国内外政策对类器官等新型体外评价技术的支持促进了其发展。类器官指导的药物敏感性测试（DST）在癌症精准医疗中已成为转折点，多项临床研究显示了其可行性。尽管头颈癌类器官的产业化发展相对缓慢，但建立标准化的技术体系、质量控制体系以及加强跨学科人才培养将推动其从实验室走向广泛应用。

结论与展望

头颈癌类器官作为一种高仿生、可扩展的生物学模型，在机制研究、药物研发和诊疗评估方面具有重要意义。未来，需要进一步优化和标准化培养体系，使其更接近体内肿瘤微环境，并为精准医疗和药物研发提供更优模型。整合类器官与器官芯片技术，以及探索与肿瘤微环境中其他组分的共培养策略，将是克服当前挑战、充分发挥其潜力的关键方向。