《Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations》：Patient-derived organoids in renal cell carcinoma: A review of methodologies and applications
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肾细胞癌（RCC）是一种异质性恶性肿瘤，传统二维细胞模型难以模拟肿瘤微环境。患者来源的三维类器官（PDOs）可更真实地反映RCC的细胞异质性和三维结构，在药物筛选、转移模型及免疫治疗研究中具有重要应用，但仍需解决长期培养稳定性、标准化 protocols 和复杂微环境构建等挑战。
Filippo Gavi|Giuseppe Pallotta|Maria Chiara Sighinolfi|Daniele Fettucciari|Enrico Panio|Simone Assumma|Pierluigi Russo|Domenico Sanesi|Antonio Silvestri|Roberto Iacovelli|Chiara Ciccarese|Mauro Ragonese|Nazario Foschi|Angelo Totaro|Riccardo Bientinesi|Pamela Bielli|Camilla Nero|Claudio Sette|Bernardo Rocco
意大利罗马A. Gemelli IRCSS医院泌尿科
摘要
肾细胞癌（RCC）是一种异质性恶性肿瘤，其肿瘤生物学特性和治疗反应存在显著差异。传统的二维（2D）细胞培养模型为RCC的研究提供了宝贵见解，但它们在模拟肿瘤微环境和复杂细胞相互作用方面的局限性促使人们寻求更先进的平台。三维（3D）培养系统——尤其是患者来源的类器官（PDOs）——已成为具有更高生理相关性的RCC建模工具。本文全面介绍了生成RCC PDOs的现有方法，包括基于Matrigel的培养方法、气液界面（ALI）系统和微流控芯片技术。我们探讨了影响类器官成功发育的关键因素，如组织来源、培养基组成以及肿瘤微环境成分的加入。RCC PDOs的应用范围涵盖药物筛选、肿瘤发生和转移建模、免疫疗法研究以及RCC生物学的基础研究。值得注意的是，类器官在预测患者对治疗的反应方面展现出潜力，推动了个性化医疗的发展。尽管前景广阔，但在长期培养稳定性、实验方案标准化和全面模拟微环境方面仍存在挑战。未来的研究方向包括改进生物工程技术、整合多组学分析以及增强类器官系统的免疫活性。
引言
肾细胞癌（RCC）是一种起源于肾脏的常见恶性肿瘤。全球范围内肾癌的发病率正在上升[1]。尽管治疗手段有所改进，但侵袭性强的肾癌仍然难以根治，现有的药物治疗方案往往无法实现长期疗效[2]。RCC的特点是肿瘤内部和肿瘤之间的异质性显著，即同一肿瘤内的细胞以及不同患者之间的细胞可能存在很大差异。这种异质性加剧了RCC治疗的难度[3]。传统的2D细胞培养模型在癌症研究中发挥了重要作用，但它们无法充分再现真实肿瘤的复杂环境和细胞相互作用，而这些因素对RCC的发展和治疗反应至关重要[4]。因此，亟需更复杂的体外和离体模型来模拟肿瘤环境。三维（3D）肿瘤模型，尤其是患者来源的类器官（PDOs），因其能更好地模拟肿瘤特征而成为有前景的工具[5]。
本文将概述从RCC组织中生成患者来源类器官（PDOs）的方法及其在药物检测和个性化医疗中的应用。
细胞培养技术的进步极大地促进了我们对生物过程的理解；然而，传统的2D单层培养模型在模拟组织和肿瘤的复杂体内环境方面存在局限性。相比之下，3D细胞培养系统能更真实地再现生理环境，使细胞能够在三维空间中生长，并与细胞外基质进行相互作用，从而更接近体内实际情况[5]。这种复杂性的提升使得3D培养能够更好地模拟组织结构、细胞间的相互作用以及营养物质和氧气的分布[6]。3D培养包括球形细胞团和类器官等多种形式。球形细胞团是由单一细胞类型或肿瘤细胞组成的简单三维结构，而类器官则更接近真实器官或组织的结构和功能。球形细胞团在某些特定应用（如研究细胞间相互作用和免疫细胞浸润）中具有优势[7]。类器官能够自我组织并维持组织特异性功能，通常包含多种细胞类型并具有一定程度的结构有序性，这使其在疾病建模和治疗反应评估中具有较高价值[5,8]。
3D培养技术的一项重要进展是开发了包含免疫细胞的模型，从而可以研究免疫细胞与肿瘤之间的相互作用。Lugand等人开发了一种将外周血单核细胞（PBMCs）引入RCC球形细胞团的详细方法，有助于免疫治疗反应的研究[7]。
肾细胞癌类器官的生成方法与注意事项
从肾细胞癌（RCC）组织中生成患者来源的类器官（PDOs）涉及多种关键方法，每种方法都有其独特特点。一种常用的方法是基于Matrigel的系统，将肿瘤细胞或细胞片段嵌入该基底膜基质中，为三维生长和自我组织提供必要的结构支持和信号传导[8]。另一种重要的技术是气液界面（ALI）系统，该系统已被证明
肾细胞癌类器官和球形细胞团的应用
患者来源的类器官（PDOs）已成为研究RCC发病机制及其进展的重要工具。它们能够准确再现原始肿瘤的关键特征，包括细胞异质性、三维结构甚至细胞外基质的某些方面，使研究人员能够模拟肿瘤发生的早期过程并追踪RCC的动态演变[6,11]。这一点在挑战与未来方向
尽管患者来源的类器官（PDOs）在推动RCC研究和治疗方面具有巨大潜力，但仍需解决若干挑战才能充分发挥其潜力[17]。目前PDO技术的局限性包括长期培养的复杂性（维持类器官的活力和表型稳定性技术要求较高），以及需要改进肿瘤微环境（TME）的建模能力（准确再现肿瘤内部的复杂相互作用）
结论
患者来源的类器官已成为肾细胞癌（RCC）研究中的革命性工具，弥合了传统体外模型与临床肿瘤复杂性的差距。通过准确再现RCC的关键特征——包括细胞异质性、三维结构以及肿瘤微环境要素——类器官为肿瘤生物学研究、治疗药物测试和个性化医疗的发展提供了有力平台。尽管存在一些挑战
作者贡献声明
Filippo Gavi：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、项目管理、方法学设计、概念构思。Giuseppe Pallotta：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化展示、验证、监督、项目管理、方法学设计、实验设计、概念构思。Maria Chiara Sighinolfi：监督。Daniele Fettucciari：监督。Enrico Panio：监督。Simone Assumma：监督。Pierluigi Russo：监督。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
