Nat Comm：第一个高通量卵巢癌药物筛选平台

最近，芝加哥大学医学院的研究人员建立了一种模型系统，使用来自患者的多种细胞类型，快速测试可阻断卵巢癌早期转移步骤的化合物。这项研究结果发表在2月5日的《自然通讯》（Nature Communications），首次描述了一种高通量的卵巢癌药物筛选平台，可模拟人体组织的组织结构和功能。

　　

生物通报道：最近，芝加哥大学医学院的研究人员建立了一种模型系统，使用来自患者的多种细胞类型，快速测试可阻断卵巢癌早期转移步骤的化合物。他们的三维细胞培养系统，适用于高通量筛选，使我们能够确定可抑制粘附和侵袭的小分子，从而预防卵巢癌细胞扩散至邻近的组织。

这项研究结果发表在2月5日的《自然通讯》（Nature Communications），首次描述了一种高通量的卵巢癌药物筛选平台，可模拟人体组织的组织结构和功能。该模型可重现网膜和腹膜表面，这两层膜是腹腔内的粘膜，是卵巢癌最常转移的部位。

本文资深作者、芝加哥大学产科学和妇科学教授、临床妇产科肿瘤学家Ernst Lengyel博士指出：“可视化肿瘤细胞如何与肿瘤微环境相互作用，可精确地反映卵巢癌的复杂生物学，从而帮助我们理解转移过程的根本机制，以及确定可抑制这一过程的新疗法。”

这是迈向卵巢癌治疗期待已久的一步。转移性卵巢癌目前的治疗方法是手术和化疗，其5年生存率极低。虽然最近批准的治疗方法可使无进展生存期提高几个月。但Lengyel说：“我们认为，这种新的筛选系统，可能会发现新的、更有效的药物，可以更有针对性地靶定患者的肿瘤。”

在美国，每年约有21,290名女性将被诊断为卵巢癌，约有14,180名女性死于这种疾病。卵巢癌是侵袭性的，很少能在早期阶段检测的到。在卵巢或输卵管形成的肿瘤，通常会通过腹膜液到达其他腹部器官的表面。转移性肿瘤通常局限于腹腔，最初很少引起症状。延伸阅读：卵巢癌研究的突破性进展。

为了组装这个模型，研究人员收集了接受腹部外科手术的患者的非癌网膜组织。在实验室中，他们分离和培养了间皮细胞和成纤维细胞——网膜组织中发现的两种主要细胞类型。然后，他们将这些细胞与细胞外基质蛋白相结合，生成一种多层细胞培养模型。

作者能够使他们的模型小型化，用于高通量筛选（HTS）——该药物发现过程可以迅速确定数千种化合物的生物活性或生化活性。因为HTS历来是在一个不切实际的平台（在塑料表面培养的单层癌细胞）上进行的，许多在初筛中似乎有用的药物，在临床试验中却被证明是无效的。

因此，研究人员开发出一种新系统，可更好地反映人类生物学，并对卵巢癌具有特异性。他们不是在塑料上培养癌细胞，而是在384孔或1536孔HTS平台的每个孔中插入多层网膜组织培养模型。

然后，分别加入用表达荧光标记以区别于其他细胞的卵巢癌细胞。然后，将这些孔暴露于一个小分子化合物库。统计粘附或侵入HTS模型的卵巢癌细胞数量，并评估每种化合物的抑制潜力。

在初筛选中，研究人员鉴定出17种化合物，可抑制至少75%的癌细胞粘附和侵袭。其中6种化合物在其他三种不同的卵巢癌细胞系中对剂量反应关系很活跃。有4种化合物可以极低剂量在转移早期阶段抑制关键卵巢癌细胞的功能。

该研究小组通过在注射卵巢癌细胞的小鼠中检测低剂量的4种化合物，证实了这些结果。值得注意的是，所有这4种化合物都能抑制转移。有2种以上化合物可使生存期翻倍。在后续研究中，一种化合物——β-七叶素，从中国七叶树种子中提取——可抑制肿瘤的生长和转移达97%。

本文第一作者、芝加哥大学妇产科学助理教授Hilary Kenny博士说：“这项研究是基于我们对2,420种化合物的初步测试。自那时以来，我们的模型已被用来测试68,000种以上的化合物。在今年年底可能超过100,000种。我们正在学习鉴定具有相似结构和功能的化合物，它们对于抑制转移的关键步骤可能是非常重要的。”

这个项目，是随着研究人员和临床医生采取的患者导向方法的一个结果应运而生。Kenny说：“这是迈向个性化医疗的一个重要步骤，正如奥巴马总统提议的新的精密医学所述，在未来，反映患者个体独特生物学的器官模型，可用于药物筛选。因此，个性化的高通量筛选平台可以使我们为每位患者确定有效的治疗方法。个性化药物就是这样运作的。”

（生物通：王英）

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Quantitative high throughput screening using a primary human three-dimensional organotypic culture predicts in vivo efficacy. Nature Communications. Volume: 6, Article number: 6220 DOI: doi:10.1038/ncomms7220