肝癌,以肝细胞癌(HCC)和肝内胆管癌(ICCs)为主要类型,是全球第六大常见癌症和第四大致死性恶性肿瘤。肝癌预后不良主要归因于疾病的晚期诊断,只有不到30%的肝癌患者在早期被诊断出来。了解肝癌发生的分子和细胞机制将有助于制定早期诊断策略和预防性治疗。全基因组测序已经确定了许多基因突变,并大大加强了我们对HCC和ICCs发展的理解。然而,大多数这些突变尚未被描述为它们是否能够驱动人类肝癌的起始,即使对于经典的癌基因如c-Myc也是如此。另一个重要的挑战是人类肝癌的细胞起源,分化的肝细胞和胆管细胞分别被认为是HCC和ICC的起始细胞。有趣的是,肝细胞可以在小鼠模型中转化为HCC和ICC 。然而,很难证明人类患者的起始细胞。鉴定肝癌中的起源细胞将允许系统分析与癌症起始和发展有关的遗传病变。
产生具有改善的肝结构的hiHep类器官
开发模拟人类肝癌发生早期阶段的实验系统以分析HCC和ICC起始至关重要。基因工程小鼠模型是强大的工具;然而,小鼠和人肝细胞在许多特征上是不同的,包括代谢能力和转录因子网络。源自原发性人类癌症的癌细胞系和类器官概括了完整肝癌的突变和表达谱,但未能模拟癌症的发生。在癌基因表达后使用原代人类细胞的类器官提供了一种用于研究起始的稳健系统,如胰腺癌和结肠直肠癌所示。该方法有助于癌症突变的分析,并提供监测癌症发生的组织学变化的机会。
HiHep类器官具有改善的肝功能
为了开发这种肝癌模型,需要一种用于原代人肝细胞(PHH)的培养和遗传操作的技术。在最近关于PHHs培养和扩展的出版物之前,这在技术上是困难的。然而,这些培养的PHH显示肝脏祖细胞或胎肝细胞的特征,使其适合于干细胞相关肝癌的研究。由于它们与PHH的功能相似性及其遗传操作的可行性,通过直接重编程产生的功能性肝细胞提供了PHH的替代物。
在原位移植c-Myc类器官后真正形成HCC
在先前,研究人员使用FOXA3,HNF1A和HNF4A从成纤维细胞产生人诱导的肝细胞(hiHeps),并通过SV40大T抗原(SV40LT)扩增它们。HiHep细胞显示出显著的肝功能和重新填充的Fah缺陷型肝脏。
RAS在体内和体外均诱导ICC特征
在这里,研究人员使用hiHeps建立一个显示肝功能和结构改善的类器官系统。使用hiHep类器官,研究人员发现c-Myc诱导的人类HCC起始与线粒体相关的内质网(ER)膜(MAM)的改变有关。此外,通过分析人ICC富集的突变,显示激活的RAS诱导肝细胞的ICC,谱系转换而不经过祖细胞阶段。该研究共同建立了一个模拟人类肝癌发生的模型,该模型可用于表征分子和细胞的变化以及制定预防策略。
参考信息:
https://www.nature.com/articles/s41556-019-0359-5
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