CN115975931A - 食管癌类器官的培养基、培养方法及其应用 - Google Patents

食管癌类器官的培养基、培养方法及其应用 Download PDF

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黄涛
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Abstract

本发明涉及一种用于食管癌类器官培养的培养基，包括MST1/2激酶抑制剂、选自N2和B27的至少一种细胞培养添加剂、肝细胞生长因子、SB202190、Y27632、A83‑01、表皮细胞生长因子、胃泌素、角化细胞生长因子、GlutaMAX和烟酰胺。本发明还涉及食管癌类器官的培养方法及其用途。通过使用本发明的食管癌类器官培养基，能够实现食管癌类器官的有效快速扩增，这样扩增得到的类器官保持了患者的病理特性，提高了食管癌类器官的培养成功率和扩增速率，可以为患者的个性化治疗提供研究基础。

Description

食管癌类器官的培养基、培养方法及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种用于食管癌类器官培养的培养基、使用该培养基培养食管癌类器官的方法、及其在药物的疗效评估和筛选中的应用。
背景技术
食管癌是常见的消化道肿瘤，在我国发病率和死亡率均较高，大部分患者临床诊断即为中晚期，治疗手段有限。近年来，食管癌的靶向治疗收到关注，但是尚无有效的靶向药物用于食管癌治疗，究其原因是因为没有很好的细胞模型用于发病机制和药物研究，因此需要新的模型来开发新型的食管癌治疗的药物，但是传统的食管癌细胞系已经不能满足这种需要，越来越多的研究使用的是从病人自身获取的组织进行的原代细胞进行各种研究。
传统临床药物敏感性检测大多采用二维细胞培养。然而，二维培养的细胞仅在有限程度上模拟组织生理条件，缺乏体内真实的组织结构，易导致低分化水平和细胞生理功能的丢失，进而导致获得的实验结果很难预测临床实际结果。类器官，属于三维(3D)细胞培养物，主要来源于人体具有分化能力的胚胎干细胞、诱导多潜能干细胞和成体干细胞。不同组织器官都存在内源组织干细胞，在维持各器官的功能形态发挥着重要作用。这些干细胞在体外一定的诱导条件下，可以自组织形成一个直径仅为几毫米的迷你结构。肿瘤类器官是用取自患者体内原发性肿瘤，在实验室中培养出一些微型的3D肿瘤细胞模型。肿瘤类器官高度模拟了来源肿瘤组织的特征，保留了个体之间的肿瘤异质性，可用于功能性的测试，如进行高通量药物筛选和个体化精准治疗。
当前，食管癌类器官培养方法多采用R-spondin-1、WNT3A和Noggin等昂贵的蛋白因子，导致类器官培养成本较高；且这项技术操作复杂和技术难度大，导致其大规模商业化应用受到限制。因此，需要开发一种低成本、简单且成功率高的类器官培养方法和培养基。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于在体外快速扩增食管癌类器官的培养基及培养方法。
本发明的一个方面在于提供一种食管癌类器官的培养基，所述培养基包含MST1/2激酶抑制剂、选自N2和B27的至少一种细胞培养添加剂、肝细胞生长因子、SB202190、Y27632、A83-01、表皮细胞生长因子、胃泌素、角化细胞生长因子、GlutaMAX、和烟酰胺。其中，所述MST1/2激酶抑制剂包括式(I)的化合物或其药学可接受的盐、或溶剂化物，
Figure BDA0003303525680000021
其中，
R1选自C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C2-C6螺环烷基、以及任选地被1-2个独立地R6取代的芳基(例如苯基和萘基等)、芳基C1-C6烷基(例如苯甲基等)和杂芳基(例如噻吩基等)；
R2和R3各自独立地选自C1-C6烷基，优选C1-C3烷基，更优选甲基；
R4和R5各自独立地选自氢、C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基氨基C1-C6烷基、C1-C6烷氧基C1-C6烷基、和C3-C6杂环基C1-C6烷基(所述杂环基选自例如哌啶基、四氢吡喃基等)；
R6选自卤素(优选氟和氯，更优选氟)、C1-C6烷基(优选甲基)、C1-C6烷氧基(优选甲氧基)、和C1-C6卤代烷基(优选三氟甲基)。
优选的实施方式中，MST1/2激酶抑制剂包括式(Ia)的化合物或其药学可接受的盐、或溶剂化物，
Figure BDA0003303525680000031
其中，
R1选自C1-C6烷基、任选地被1-2个独立地R6取代的苯基、任选地被1-2个独立地R6取代的噻吩基、和任选地被1-2个独立地R6取代的苯甲基，R1更优选为任选地被1-2个独立地R6取代的苯基；
R5选自氢、C1-C6烷基、和C3-C6环烷基，R5更优选为氢；
R6各自独立地选自卤素、C1-C6烷基、和C1-C6卤代烷基，R6更优选为氟、甲基或三氟甲基。
优选地，所述MST1/2抑制剂是选自以下化合物或其药学可接受的盐、或溶剂化物中的至少一种。
Figure BDA0003303525680000032
Figure BDA0003303525680000041
Figure BDA0003303525680000051
Figure BDA0003303525680000061
Figure BDA0003303525680000071
最优选地，本发明的MST1/2激酶抑制剂为化合物1。
在本发明的实施方式中，本发明的培养基中各成分的含量满足以下任意一项或多项或全部满足：
(1)MST1/2激酶抑制剂的浓度优选为2.5～10μM；
(2)B27或N2细胞培养添加剂相对于培养基的体积比为1:25～1:100；
(3)肝细胞生长因子的浓度优选为5～40ng/mL；
(4)SB202190的浓度优选为200～1000nM；
(5)Y27632的浓度优选为2.5～10μM；
(6)A83-01的浓度优选为200～1000nM；
(7)表皮细胞生长因子的浓度优选为1～40ng/mL；
(8)胃泌素的浓度优选为5～20ng/mL；
(9)角化细胞生长因子的浓度优选为2～40ng/mL；
(10)GlutaMAX相对于培养基的体积比优选为1:50～1:200；
(11)烟酰胺的浓度优选为1～10mM。
在本发明的实施方式中，所述培养基还含有选自DMEM/F12、DMEM、F12或RPMI-1640的初始培养基；和选自链霉素/青霉素、两性霉素B和Primocin中的一种或多种的抗生素。
在优选的实施方式中，当抗生素选自链霉素/青霉素时，链霉素浓度范围为25～400μg/mL，青霉素浓度范围为25～400U/mL，当抗生素选自两性霉素B时，浓度范围为0.25～4μg/mL，当抗生素选自Primocin时，浓度范围为25～400μg/mL。
本发明还提供一种食管癌类器官的培养方法。在本发明的食管癌类器官的培养方法中，使用本发明的食管癌类器官培养基对食管癌类器官进行培养。
本发明的食管癌类器官培养方法包括以下步骤。
1.从食管癌实体瘤组织分离样本，获得食管癌原代细胞。该处理过程包括以下步骤：
(1)分离食管癌组织样本，加入1:1比例的基础培养基和组织消化液(组织消化液的加入量是每1g肿瘤组织使用约10mL组织消化液)中置于恒温摇床中进行消化，消化温度为4～37℃，摇床转速为200rpm～300rpm，消化时间为3～6小时；
(2)消化完成后，离心后弃去上清液，离心转速为1200～1600rpm，离心时间为2～6分钟。
其中，基础培养基配方包括选自DMEM/F12、DMEM、F12或RPMI-1640的初始培养基；和选自链霉素/青霉素、两性霉素B和Primocin中的一种或多种的抗生素。组织消化液配方包括1640培养基、胶原酶Ⅱ(1～2mg/mL)、胶原酶Ⅳ(1～2mg/mL)、DNA酶(50～100U/mL)、透明质酸酶(0.5～1mg/mL)、氯化钙(1～5mM)、牛血清白蛋白BSA(5～10mg/mL)。
2.配制本发明的食管癌类器官培养基，并对上述步骤获得的食管癌原代细胞进行培养。
将上述步骤1中获得的食管癌原代细胞用本发明的食管癌类器官培养基重悬并计数，将细胞密度稀释为5～10×105个/mL，取出稀释后的细胞悬液加入等体积的Matrigel基质胶中混匀，然后将混合物接种于多孔板，将接种好的多孔板放入培养箱30-60分钟，待Matrigel完全凝固，然后加入食管癌类器官培养基进行扩大培养。
本发明还提供一种用于评估或筛选治疗食管癌疾病的药物的方法，其包括以下步骤：
(1)使用本发明的食管癌类器官的培养方法培养食管癌类器官；
(2)选定需要检测的药物并按照所需浓度梯度进行稀释；
(3)对(1)中培养得到的类器官添加稀释后的所述药物；
(4)进行类器官大小或类器官活力测试。
本发明的有益效果包括：
(1)提高食管癌组织来源类器官培养的成功率，成功率达到85％以上；
(2)保证体外原代培养的食管癌类器官能够保持病人的病理特性；
(3)扩增效率高，能快速培养出食管癌类器官，扩增出的食管癌类器官还可以连续传代；
(4)培养成本可控，培养基无需加入价格昂贵的Wnt激动剂、R-spondin家族蛋白和Noggin蛋白；
(5)所述技术养获得的食管癌类器官数量多，适合高通量筛选候选化合物和为病人提供高通量药物体外敏感性功能测试。
附图说明
图1A-1K为显示本发明的食管癌类器官培养基所添加因子的不同浓度对食管癌类器官增殖的影响的图。
图2A-2D为利用显微镜观察使用本发明的食管癌类器官培养基培养得到的食管癌类器官的照片，其中图2A显示由样本OE1获得的类器官培养0天的照片；图2B显示由样本OE1获得的类器官培养14天后的照片；其中图2C显示由样本OE2获得的类器官培养15天后的照片；图2D显示图2C的局部放大图。
图3为对样本OE4使用本发明的食管癌类器官培养基培养得到的食管癌类器官进行病理和免疫组化鉴定的结果。
图4A和4B为使用本发明的食管癌类器官培养基与现有培养基对食管癌类器官进行培养的比较结果，其中图4A显示用本发明的EOM培养基培养15天后的照片；图4B显示用文献培养基ROM培养15天后的照片。
图5A-5D显示使用本发明的食管癌类器官培养基培养得到食管癌类器官进行药物浓度敏感性测试的结果，其中图5A和5B为4倍物镜下显微镜拍摄的未加药处理组类器官生长的照片和加药处理7天后类器官生长的照片，图5C和5D为不同浓度的测试药物抑制食管癌类器官生长的抑制率曲线。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
[MST1/2激酶抑制剂的制备实施例]
本说明书中，MST1/2激酶抑制剂是指直接或间接地对MST1/2信号传导进行负调节的任意的抑制剂。一般来说，MST1/2激酶抑制剂例如与MST1/2激酶结合并降低其活性。由于MST1和MST2的结构具有相似性，MST1/2激酶抑制剂也可以是例如与MST1或MST2结合并降低其活性的化合物。
1.MST1/2激酶抑制剂化合物1的制备
4-((7-(2,6-二氟苯基)-5,8-二甲基-6-氧代-5,6,7,8-四氢蝶啶-2-基)氨基)苯 磺酰胺1
Figure BDA0003303525680000111
2-氨基-2-(2,6-二氟苯基)乙酸甲酯(A2)：在圆底烧瓶中加入2-氨基-2-(2,6-二氟苯基)乙酸(2.0克)后加入甲醇(30毫升)，随后冰浴下滴加二氯亚砜(1.2毫升)。反应体系在85℃反应过夜。反应结束后，体系在减压下蒸干溶剂，所得白色固体，直接用于下一步。
2-((2-氯-5-硝基嘧啶-4-基)氨基)-2-(2,6-二氟苯基)乙酸甲酯(A3)：在圆底烧瓶中加入2-氨基-2-(2,6-二氟苯基)乙酸甲酯(2克)后加入丙酮(30毫升)和碳酸钾(2.2克)，然后用冰盐浴使体系冷却到-10℃，接着缓慢加入2,4-二氯-5-硝基嘧啶(3.1克)的丙酮溶液。反应体系在室温搅拌过夜。反应结束后，过滤，滤液在减压下除去溶剂，残留物经加压硅胶柱层析提纯后得化合物A3。LC/MS：M+H 359.0。
2-氯-7-(2,6-二氟苯基)-7,8-二氢蝶啶-6(5H)-酮(A4)：在圆底烧瓶中加入2-((2-氯-5-硝基嘧啶-4-基)氨基)-2-(2,6-二氟苯基)乙酸甲酯(2.5克)后加入醋酸(50毫升)和铁粉(3.9克)。反应体系在60℃搅拌两小时。反应结束后，体系在减压下蒸干溶剂，所得物用饱和碳酸氢钠中和至碱性。乙酸乙酯萃取，有机相分别用水、饱和食盐水洗涤后用无水硫酸钠干燥。有机相经过滤，减压蒸干后得粗品。粗品经乙醚洗涤后得化合物A4。LC/MS：M+H 297.0。
2-氯-7-(2,6-二氟苯基)-5,8-二甲基-7,8-二氢蝶啶-6(5H)-酮(A5)：在圆底烧瓶中加入2-氯-7-(2,6-二氟苯基)-7,8-二氢蝶啶-6(5H)-酮(2克)和N,N-二甲基乙酰胺(10毫升)，冷却至-35℃，加入碘甲烷(0.9毫升)，随后加入氢化钠(615毫克)，反应体系继续搅拌两小时。反应结束后，加水淬灭，乙酸乙酯萃取，有机相分别用水、饱和食盐水洗涤后用无水硫酸钠干燥。有机相经过滤，减压蒸干后得粗品。粗品经乙醚洗涤后得化合物A5。LC/MS：M+H325.0。
4-((7-(2,6-二氟苯基)-5,8-二甲基-6-氧代-5,6,7,8-四氢蝶啶-2-基)氨基)苯磺酰胺(1)：在圆底烧瓶中加入2-氯-7-(2,6-二氟苯基)-5,8-二甲基-7,8-二氢蝶啶-6(5H)-酮(100毫克)、磺胺(53毫克)、对甲苯磺酸(53毫克)和仲丁醇(5毫升)。反应体系在120℃搅拌过夜。反应结束后，过滤，甲醇和乙醚洗涤得化合物1。LC/MS：M+H 461.1。
2.本发明的其他MST1/2抑制剂化合物的制备
本发明的其他MST1/2抑制剂化合物按照与化合物1类似的方法合成，其结构及质谱数据如下表所示。
Figure BDA0003303525680000121
Figure BDA0003303525680000131
Figure BDA0003303525680000141
Figure BDA0003303525680000151
Figure BDA0003303525680000161
实施例1食管癌类器官培养基中各添加因子对食管癌类器官增殖的影响
(1)食管癌类器官培养基的配制
首先配制含有初始培养基的基础培养基。初始培养基可选自本领域常用的DMEM/F12、DMEM、F12或RPMI-1640。在本实施例中，基础培养基的配方为：DMEM/F12培养基(购自Corning公司)+100μg/mL Primocin(购自InvivoGen公司，0.2％(v/v)，市售产品浓度50mg/ml)。
在基础培养基内分别加入不同种类的添加剂(参见表1)配制成含有不同添加成分的食管癌类器官培养基。
(2)食管癌原代细胞的分离和处理
1样品选择
食管癌实体瘤组织样品(术中)由专业医疗机构的专业医务人员从患者获取，患者均签署了知情同意书。术中样本5-10mm3，采用商品化组织保存液(生产厂家：MiltenyiBiotec)存储运输。
2材料准备
15mL无菌离心管、移液枪、10mL移液管、无菌枪头等表面消毒后放入超净工作台中紫外照射30分钟。提前30分钟从4℃冰箱取出基础培养基，提前30分钟从-20℃冰箱取出组织消化液。
组织消化液配方：1640培养基(Corning，10-040-CVR)、胶原酶Ⅱ(2mg/mL)、胶原酶Ⅳ(2mg/mL)、DNA酶(50U/mL)、透明质酸酶(0.75mg/mL)、氯化钙(3.3mM)、牛血清白蛋白BSA(10mg/mL)。
以上提及的胶原酶Ⅱ、胶原酶Ⅳ、DNA酶、透明质酸酶均购自Sigma公司；氯化钙和BSA购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
3样品分离
3.1超净台中取组织样品于培养皿中，去除带血液的组织，用基础培养基冲洗2次，将组织转移至另一培养皿中用无菌手术刀进行机械分离，将组织块分割为1*2*1mm3大小；
3.2将切割后的术中组织吸至15mL离心管中，加入5mL基础培养基，混匀，于1500rpm离心3分钟；
3.3弃上清，加入1:1比例的基础培养基和组织消化液(注：组织消化液的加入量是1g肿瘤组织使用约10mL组织消化液)，标记样品名称及编号，用封口膜密封，在37℃下于300rpm摇床(知楚仪器ZQLY-180N)中进行消化，期间每30分钟观察消化是否完成，判断依据为无肉眼可见的颗粒物；
3.4消化完成后，经70μm滤网过滤掉未消化的组织团块，滤网上的组织团块用基础培养基冲洗入离心管中以减少细胞损失，室温1500rpm离心3分钟；
3.5弃上清，观察是否有血细胞，若有血细胞，加8mL血细胞裂解液(购自Sigma公司)，混匀，4℃裂解20分钟，期间颠倒混匀一次，室温1500rpm离心4分钟；
3.6弃上清，加入2mL基础培养基重悬细胞，备用。
4细胞计数及处理
4.1镜下观察：移取少量重悬细胞平铺于培养皿中，显微镜(CNOPTEC，BDS400)下观察癌细胞密度和形态；
4.2活细胞计数：取重悬的细胞悬液12μL，12μL台盼蓝染液(生产厂家：生工生物工程(上海)股份有限公司)充分混合后，取20μL加入细胞计数板(生产厂家：Countstar，规格：50片/盒)，细胞计数仪(Countstar，IC1000)下计算出活的大细胞(细胞粒径>10μm)百分率＝活细胞数/总细胞数*100％。
(3)食管癌类器官的培养
将上述步骤中获得的食管癌原代细胞用预冷的DMEM/F12重悬并计数，将细胞密度稀释为5～10×105个/mL，取出400μL稀释后的细胞悬液加入等体积的Matrigel基质胶(Corning)中轻轻混匀，然后将混合物按照8μL/孔接种于96孔板。将接种好的培养板放入培养箱30分钟，待Matrigel完全凝固，然后分别加入事先恢复到室温的表1所示培养基，按照每五天更换一次培养基进行扩大培养。10天后对所培养的类器官进行拍照，并测量统计类器官的直径大小，比较各因子对食管癌类器官增殖的促进作用。其中，作为实验对照，使用未添加任何添加剂的基础培养基，将实验结果示于表1。
表1培养基中的添加成分及促类器官增殖效果
Figure BDA0003303525680000181
Figure BDA0003303525680000191
其中，“+”表示与基础培养基相比，加入该添加剂的培养基对从食管癌组织分离出的食管癌类器官中的至少两例有促进增殖的作用；“－”表示添加该添加剂的培养基对从食管癌组织分离出的食管癌类器官中的至少一例显示有抑制增殖的作用；“○”表示添加该添加剂的培养基对从食管癌组织分离出的食管癌类器官中的至少两例的增殖没有明显的影响。
根据以上结果，拟选择化合物1、Y27632、SB202190、角化细胞生长因子(KGF)、肝细胞生长因子(HGF)、A83-01、B27、GlutaMAX、胃泌素、烟酰胺、表皮细胞生长因子(EGF)等因子进行进一步培养实验。
实施例2培养基添加因子的不同浓度对食管癌类器官的增殖作用
按照实施例1之(2)的方法从术中组织样本(编号为OE1、OE2)获得食管癌原代细胞，并使用下表2中的培养基配方进行类器官培养。
表2培养基配方(浓度为终浓度)
Figure BDA0003303525680000192
在使用配方1的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方1的基础上分别添加配制好的B27每孔200μL，B27的终浓度分别为1:25、1:50、1:100；并使用配方1的培养基设置对照孔(BC)。该系列的培养基中其他添加因子的终浓度与EOM培养基相同。以下配方1-11的实验也以同样的方式进行，不再赘述。
在使用配方2的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方2的基础上分别添加配制好的HGF每孔200μL，HGF的终浓度分别为40ng/mL、10ng/mL、5ng/mL；并使用配方2的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方3的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方3的基础上分别添加配制好的SB202190细胞培养添加剂每孔200μL，SB202190细胞培养添加剂终浓度分别为200nM、500nM、1000nM；并使用配方3的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方4的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方4的基础上分别添加配制好的Y27632每孔200μL，Y27632的终浓度分别为2.5μM、5μM、10μM；并使用配方4的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方5的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方5的基础上分别添加配制好的A83-01每孔200μL，A83-01的终浓度分别为200nM、500nM、1000nM；并使用配方5的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方6的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方6的基础上分别添加配制好的EGF每孔200μL，EGF终浓度分别为1ng/mL、5ng/mL、40ng/mL；并使用配方6的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方7的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方7的基础上分别添加配制好的胃泌素每孔200μL，胃泌素的终浓度分别为5ng/mL、10ng/mL、20ng/mL；并使用配方7的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方8的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方8的基础上分别添加配制好的KGF每孔200μL，KGF的终浓度分别为2ng/mL、10ng/mL、40ng/mL；并使用配方8的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方9的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方9的基础上分别添加配制好的GlutaMAX每孔200μL，GlutaMAX的终浓度分别为1:200、1:100、1:50；并使用配方9的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方10的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方10的基础上分别添加配制好的化合物1每孔200μL，化合物1的终浓度分别为2.5μM、5μM、10μM；并使用配方10的培养基设置对照孔(BC)。
在使用配方11的培养基时，在接种有类器官的96孔板中在配方11的基础上分别添加配制好的烟酰胺每孔200μL，烟酰胺的终浓度分别为1mM、2.5mM、10mM；并使用配方11的培养基设置对照孔(BC)。
12天后对所培养的类器官进行拍照，并测量统计类器官的直径大小，比较各因子浓度对食管癌类器官增殖的促进作用。将2例样本收集的数据汇总示于图1A～1K。图1A～1K中，比值为使用各培养基培养12天得到的类器官直径与对应的BC对照孔培养12天得到的类器官直径的比。比值大于1说明配制的含不同浓度的因子或小分子化合物的培养基促增殖效果优于对照孔培养基；比值小于1，则说明配制的含不同浓度的因子或小分子化合物的培养基促增殖效果较对照孔培养基促增殖效果弱。
根据图1A～1K的结果，B27的体积浓度优选为1:25～1:100；肝细胞生长因子HGF的含量优选为5～40ng/mL；SB202190的含量优选为200～1000nM；Y27632的含量优选为2.5～10μM；A83-01的含量优选为200～1000nM；表皮细胞生长因子EGF的含量优选为1～40ng/mL；胃泌素的含量优选为5～20μg/mL；角化细胞生长因子的含量优选为2～40ng/mL；GlutaMAX的体积浓度优选为1:50～1:200；MST1/2激酶抑制剂化合物1的含量优选为2.5～10μM；烟酰胺的含量优选为1～10mM。
实施例3食管癌类器官培养及鉴定
将按照实施例1之(2)所述方法获得的食管癌原代细胞(OE1、OE2、OE4)用本发明的食管癌类器官培养基EOM重悬并计数，将细胞密度稀释为5～10×105个/mL，取出400μL稀释后的细胞悬液加入等体积的Matrigel基质胶(Corning)中轻轻混匀，然后将混合物按照40μL/孔接种于24孔板。将接种好的培养板放入培养箱30分钟，待Matrigel完全凝固，然后加入事先恢复到室温的食管癌类器官培养基EOM，每孔500μL，按照每五天更换一次培养基进行扩大培养。
在第0-15天，使用显微镜(Invitrogen公司EVOS M500)观察培养得到的食管癌类器官。图2A-2D的是4倍物镜下拍摄样本OE1(第0天)、OE1(第14天)、OE2(第15天，10倍镜拍照)、OE2(第15天，20倍镜拍照)培养后得到的食管癌类器官的照片。如图所示，类器官在培养过程中体积不断增大；同一个样本可以形成不同类型的类器官，可以在体外模拟肿瘤的异质性。
对培养得到的食管癌类器官进行病理和免疫组化鉴定，同时将对应的原始组织样本也进行病理和免疫组化鉴定，比较类器官和组织病理指标的一致性。
图3为由样本OE4体外培养后得到的食管癌类器官进行病理和免疫组化鉴定的结果，分别为20倍物镜下拍照的图片。如图所示，结果显示类器官的结构形态为癌组织形态；根据免疫组化指标判断该例样本类器官培养后得到的细胞为食管癌细胞。结果表明使用本发明的培养基EOM培养的食管癌类器官与培养前的食管癌组织的诊断结果一致。
实施例4与现有培养基培养效果的比较
(1)对照培养基的配制
配制文献(Yuta Kasagi等，(Cell Mol Gastroenterol Hepatol 2018；5:333–352)中使用的培养基，其配方为Advanced DMEM/F12培养基(购自Invitrogen公司)+1:100Penicillin/Streptomycin(购自Corning公司)+1mM L-glutamine(购自Corning公司)+10mM HEPES(购自赛默飞公司)+1:50B27(购自Gibco公司)+1:100N2(购自Gibco公司)+1mmol/L N-乙酰半胱氨酸(购自MCE公司)+10mmol/L烟酰胺(购自MCE公司)+100ng/mL R-Spondin 1(购自sino biological公司)+100ng/mL wnt3A(购自RD公司)+25ng/mL胃泌素(购自MCE公司)+10ng/mL表皮细胞生长因子(购自sino biological公司)+100ng/mlNoggin(购自sino biologica公司)+500nmol/L SB202190(购自MCE公司)+500nmol/LA8301(购自MCE公司)+10μmol/L Y27632(购自MCE公司)+1mmol/L氯化钙(购自上海生工公司)。以下简称为ROM培养基。
(2)食管癌类器官培养
按照实施例1之(2)的方法从术中组织样本OE8获得食管癌原代细胞，并分别用EOM培养基和ROM培养基按照实施例3的方法进行类器官培养。
在培养第15天，使用显微镜(Invitrogen公司EVOS M500)观察培养得到的食管癌类器官。图4A和4B是4倍物镜下拍摄分别由EOM培养基和ROM培养基培养15天得到的类器官的照片。
根据图4A和4B的结果可知，与ROM培养基相比，EOM培养基能显著促进食管癌类器官的形成和扩增培养。
实施例5使用本发明的培养基扩增得到的食管癌类器官用于药物筛选
(1)食管癌类器官培养
从食管癌术中样本(OE6)按照实施例1之(2)的方法分离得到食管癌原代细胞，并使用EOM培养基进行类器官培养，待食管癌类器官直径超过50μm时进行药物筛选。
(2)筛选药物配制
按照下表配制10个浓度梯度的2种药物(羟基喜树碱和索拉非尼；均购自MCE公司)，保存待用。
不同浓度羟基喜树碱和索拉非尼药物添加液的配制：将羟基喜树碱和索拉非尼配制成10个不同浓度的储存液，最高浓度为20000μM，然后2倍稀释比例进行稀释，得到10000μM、5000μM、2500μM、1250μM、625μM、312.5μM、156.25μM、78.13μM、39.06μM和19.53μM不同浓度的储存液。
(3)加药
取出配制好的药物储存液，置于室温，将药物用EOM培养基稀释1000倍后得到20000nM、10000nM、5000nM、2500nM、1250nM、625nM、312.5nM、156.25nM、78.13nM和39.06nM。从孵箱取出按照步骤(1)培养获得的类器官，去除培养孔中的培养基，将含有药物的培养基按照每孔100μL沿着孔壁慢慢将入到96孔透明培养板中。加药结束后，96孔板表面消毒后移至培养箱中继续培养，7天后测定类器官活力。
(4)类器官活力测试
4℃冰箱取出CellTiter-Glo发光试剂(购自Promega公司)，取10毫升试剂于加样槽中，培养箱中取出待检测96孔板，每孔加入50μL CellTiter-Glo发光试剂，静置30分钟后观察96孔板中细胞状态，若细胞大部分已经裂解，则轻轻震荡混匀，吸取100μL至另外一块白色96孔板中，使用多功能酶标仪(Perkin Elmer公司Envision)检测。
(5)数据处理
按照公式药物抑制率(％)＝100％-(第7天培养孔化学发光数值药物处理组/第零天培养孔化学发光数值药物处理组)/(第7天培养孔化学发光数值DMSO/第零天培养孔化学发光数值DMSO)*100％，计算得到不同药物的抑制率，将结果示于图5A～5D。图5A和5B为4倍物镜下显微镜(Invitrogen公司EVOS M500)拍摄的未加药处理组类器官生长的照片、以及分别羟基喜树碱和索拉非尼处理加药处理7天后类器官生长的照片，图5C和5D为不同浓度的测试药物抑制食管癌类器官生长的抑制率曲线。
由图5A和5B可以确认，使用本发明的食管癌类器官培养基培养得到的类器官生长状态良好，使用羟基喜树碱和索拉非尼处理之后类器官生长抑制具有一定的浓度依赖性，高浓度药物处理之后类器官生长明显受到抑制，镜下观察到细胞明显萎缩变小甚至裂解。图5C和5D是不同浓度的2种测试药物抑制食管癌类器官生长的抑制率曲线。两个抗肿瘤药物中，不同浓度的羟基喜树碱和索拉非尼的抑制效果有一定的差异，呈剂量依赖性，这表明同一病人的类器官对不同药物的有效性和敏感性不同。根据结果可以判断食管癌病人在临床使用该种药物时的有效性及有效用量。
工业应用性
本发明提供一种用于食管癌类器官培养的培养基及培养方法，可将培养得到的类器官应用于药物的疗效评估和筛选。因而，本发明适于工业应用。
尽管本文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于食管癌类器官的培养基，其特征在于包括MST1/2激酶抑制剂、选自N2和B27的至少一种细胞培养添加剂、肝细胞生长因子、SB202190、Y27632、A83-01、表皮细胞生长因子、胃泌素、角化细胞生长因子、GlutaMAX和烟酰胺，
其中，所述MST1/2激酶抑制剂包括式(I)的化合物或其药学可接受的盐、或溶剂化物，
Figure FDA0003303525670000011
其中，
R1选自C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C2-C6螺环烷基、以及任选地被1-2个独立地R6取代的芳基、芳基C1-C6烷基和杂芳基；
R2和R3各自独立地选自C1-C6烷基；
R4和R5各自独立地选自氢、C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基氨基C1-C6烷基、C1-C6烷氧基C1-C6烷基、和C3-C6杂环基C1-C6烷基；
R6选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、和C1-C6卤代烷基。
2.如权利要求1所述的培养基，其中
R1选自C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C2-C6螺环烷基、以及任选地被1-2个独立地R6取代的苯基、萘基、苯甲基和噻吩基；
R2和R3各自独立地选自C1-C3烷基；
R4和R5各自独立地选自氢、C1-C6烷基、C3-C6环烷基、C4-C8环烷基烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基氨基C1-C6烷基、C1-C6烷氧基C1-C6烷基、哌啶基C1-C6烷基、和四氢吡喃基C1-C6烷基；
R6选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、和C1-C6卤代烷基。
3.如权利要求1所述的培养基，其中所述MST1/2激酶抑制剂包括式(Ia)的化合物或其药学可接受的盐、或溶剂化物，
Figure FDA0003303525670000021
其中，
R1选自C1-C6烷基、任选地被1-2个独立地R6取代的苯基、任选地被1-2个独立地R6取代的噻吩基、和任选地被1-2个独立地R6取代的苯甲基；
R5选自氢、C1-C6烷基、和C3-C6环烷基；
R6各自独立地选自卤素、C1-C6烷基、和C1-C6卤代烷基。
4.如权利要求3所述的培养基，其中
R1为任选地被1-2个独立地R6取代的苯基；
R5为氢；
R6优选为氟、甲基或三氟甲基。
5.如权利要求1所述的培养基，其中所述MST1/2激酶抑制剂选自以下化合物或其药学可接受的盐中的至少一种：
Figure FDA0003303525670000031
Figure FDA0003303525670000041
Figure FDA0003303525670000051
Figure FDA0003303525670000061
Figure FDA0003303525670000071
6.如权利要求1～5中任一项所述的培养基，其特征在于所述培养基中各成分的含量满足以下任意一项或多项或全部满足：
所述MST1/2激酶抑制剂的浓度为2.5～10μM；
所述B27或N2细胞培养添加剂相对于培养基的体积比为1:25～1:100；
所述肝细胞生长因子的浓度为5～40ng/mL；
所述SB202190的浓度为200～1000nM；
所述Y27632的浓度为2.5～10μM；
所述A83-01的浓度为200～1000nM；
所述表皮细胞生长因子的浓度为1～40ng/mL；
所述胃泌素的浓度为5～20ng/mL；
所述角化细胞生长因子的浓度为2～40ng/mL；
所述GlutaMAX相对于培养基的体积比为1:50～1:200；
所述烟酰胺的浓度为1～10mM。
7.如权利要求1～5中任一项所述的培养基，其特征在于还包括：
选自DMEM/F12、DMEM、F12或RPMI-1640的初始培养基；和
选自链霉素/青霉素、两性霉素B和Primocin中的一种或多种的抗生素。
8.如权利要求1～5中任一项所述的培养基，其特征在于所述培养基不含Wnt激动剂、R-spondin家族蛋白、Noggin蛋白、BMP抑制剂。
9.一种食管癌类器官的培养方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)从食管癌实体瘤组织分离样本，获得食管癌原代细胞；
(2)配制根据权利要求1-8中任一项所述的食管癌类器官的培养基，并对步骤(1)获得的食管癌原代细胞进行类器官培养。
10.一种用于评估或筛选治疗食管癌的药物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用根据权利要求9所述的食管癌类器官的培养方法培养食管癌类器官；
(2)选定需要检测的药物并按照所需浓度梯度进行稀释；
(3)对(1)中培养得到的类器官添加稀释后的所述药物；
(4)进行类器官大小或类器官活力检测。
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