癌症研究模型第一步：精准分离原代恶性肿瘤细胞

PromoCell新一代原代肿瘤细胞分离系统利用创新技术，在分离过程中，良性细胞生长被抑制，*终消失，选择性地支持恶性细胞生长。

对于癌症研究模型，现时应用*广泛的无疑是各种肿瘤细胞系，如大家熟悉的HeLa, A549等。但是这些细胞系经过长时间的进化，其基因组已发生了巨大的变化。今年就有研究显示，来自不同实验室的HeLa细胞，其基因表达水平和蛋白表达水平存在明显差异，连细胞倍增所需的时间也足足相差一倍[1]。这无疑揭示了现代癌症研究的一大危机。对于抗癌药物的开发，由于细胞基因表达水平和蛋白水平的差异，即使是同一细胞系，对药物的反应也存在巨大差别[2]。然而这只是危机的冰山一角，2016年Nature的一个关于实验重复性的研究显示，超过70%的研究者无法重复别人的实验[3]。因此，找到一个准确，更加接近疾病体内生理状态的研究模型意义重大。

图片来源：Nature 533, 452–454 (26 May 2016)

图1：1,500名科学家参与的关于实验可重复性的调查结果。

为了更真实反应肿瘤的体内状态，研究者开发了Patient-derived xenograft （PDX, 病人肿瘤异体移植）的体内（in vivo）模型。但是建立PDX需时长，实验成本高，不适合大规模的研究或药物筛选。相对于PDX来说，原代肿瘤细胞更容易获取，更适合大规模的体外（in vitro）筛选。而且由于其未经过任何转化，能准确反应肿瘤的生理状态，能为进一步的体外研究提供更可靠的数据基础，因此是理想的肿瘤体外研究模型。

肿瘤组织结构都是异质性的，由不同的细胞组成。当中主要包括两大类，良性细胞和恶性肿瘤细胞。良性细胞包括基质细胞，成纤维细胞，巨噬细胞，未分化肿瘤干细胞等，这一类细胞增殖能力有限，致癌性低。而恶性细胞则是一类具有无限增殖能力，有强烈致癌性的肿瘤细胞。而癌症研究更关注的是恶性肿瘤细胞：是什么导致它们拥有无限增殖能力？什么药物能抑制他们的无限增殖？等等。然而传统的肿瘤细胞分离方法却限制了对恶性细胞的研究：由于分离过程缺乏对良性细胞和恶性细胞的选择性，后续的培养中良性细胞占了优势，导致恶性细胞渐渐减少，*终消失。

图2：肿瘤组织是由不同种类的细胞所组成的。

PromoCell新一代原代肿瘤细胞分离系统利用创新技术，在分离过程（图3）中，良性细胞生长被抑制，*终消失，选择性地支持恶性细胞生长。同时，不同亚型的恶性细胞会被保留，从而真实反应肿瘤的异质性。除此以外，通过该方法分离获得的原代肿瘤细胞还能进行长期培养。

图3：PromoCell原代肿瘤细胞分离流程。

Squamous Cell Carcinoma(SCC)和Small Cell Lung Cancer (SCLC)在细胞分离过程中的不同阶段（图4），展示出了生长状态的差异：SCLC在分离第二天主要表现为悬浮生长状态，到了第11天开始出现贴壁细胞和初步的悬浮细胞团，而且良性细胞大量减少。到了第4周，可以观察到细胞以贴壁形式生长，悬浮的细胞团也变成了肿瘤球。通过显微镜的放大（图4底部左边显微镜图的黑框部分）可以看出，贴壁细胞中包含了不同形态的细胞，证明不同亚型的恶性细胞被保留下来，体现了肿瘤组织的异质性。

图4：Squamous Cell Carcinoma(SCC)和Small Cell Lung Cancer (SCLC)原代肿瘤细胞分离过程。

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参考资料：

[1] Yansheng Liu et al. Multi-omic measurementsof heterogeneity in HeLa cells across laboratories. Nature Biotechnology, 2019, DOI.org/10.1038/s41587-019-0037-y
[2] Ben-David, U., Siranosian, B., Ha, G. et al. Genetic and transcriptional evolution alters cancer cell line drug response. Nature 560, 325–330 (2018) doi:10.1038/s41586-018-0409-3
[3] https://www.nature.com/news/1-500-scientists-lift-the-lid-on-reproducibility-1.19970