随着医学科技的飞速进步，肿瘤治疗领域正经历着一场波澜壮阔的革命性变革。在这场变革中，全球众多药企、医院和高校课题组纷纷投身于类器官技术的研发与应用，以期加速肿瘤治疗的临床转化。清华大学药学院王霞课题组联合中国医学科学院肿瘤医院刘骞主任、汪红英教授，以及中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队，取得了令人瞩目的最新研究成果。

传统的二维肿瘤细胞系虽然简便易行，但建立新的细胞系却是一项耗时且效率极低的任务。更为重要的是，它无法真实再现原发性肿瘤的多样性，因此难以满足个性化精准医疗的需求。然而，肿瘤类器官技术则能在体外高度还原体内肿瘤的原始特征，为药物研发、患者治疗反应的预测以及个性化医疗方案的制定提供了广阔的应用前景。

近期，王霞课题组及其合作团队成功构建了高效稳定的结直肠癌二维肿瘤细胞系与三维气液界面肿瘤类器官培养体系。这一创新的二维和三维联合培养系统（2D&3D模型）不仅精准地再现了原发性肿瘤的特征，更捕捉到了肿瘤间和肿瘤内药物反应及致瘤性的异质性。这一研究成果已在2022年的《先进科学》（Advanced Science）杂志上发表，引起了学界的广泛关注。在此基础上，王霞及其合作团队进一步突破了技术壁垒，成功建立了结直肠癌原发肿瘤组织中单个肿瘤细胞来源的肿瘤细胞系，研究人员深入鉴定并表征了原发肿瘤组织中的转移种子细胞，揭示了转移的起源和机制。

尽管肿瘤治疗领域取得了令人振奋的进展，但转移性疾病仍然是导致肿瘤相关死亡的主要原因。目前，研究界对原发性肿瘤内具有转移能力的细胞特性和分子驱动机制仍知之甚少。因此，识别并确定这些具有转移潜力的亚克隆的特征，成为了该领域亟待解决的重大挑战。王霞及其合作团队凭借先进的二维肿瘤细胞系和三维气液界面肿瘤类器官培养体系，成功地从三例结直肠癌患者的原发肿瘤组织中构建了多个单个肿瘤细胞来源的肿瘤细胞系。这些细胞系在形态特征、类器官组织结构、基因突变谱、基因表达谱等方面均展现出显著的异质性。通过体内体外转移实验，研究人员进一步验证了具有不同程度转移潜能的肿瘤细胞系，即原发肿瘤组织中的转移种子。这些转移种子在分化潜能、药物敏感性、进化轨迹和临床预后等方面呈现出显著的肿瘤间和肿瘤内异质性，为深入理解肿瘤转移的机制提供了新的视角。

原发肿瘤中转移种子的细胞和分子学特征

研究团队还发现了不同患者的转移种子对转移器官具有选择性。通过比较分析特异性肝转移和特异性肺转移的细胞系，他们深入探究了转移器官选择性的机理。研究表明，肺转移肿瘤细胞系与肝转移肿瘤细胞系相比，表达更多的受体和配体基因，与肺部成纤维细胞等多种细胞具有更强的细胞通讯和互作潜能。特别是一些特定配体基因的显著高表达，能够激活血管内皮细胞的表面受体，从而促进肺转移的发生。

通过对转移种子分子特征深入剖析，研究团队不仅揭示了转移种子的特征基因，还鉴定了一组可用于预测和评估原发肿瘤转移风险的标志基因。这一重要发现为肿瘤精准医学的实现奠定了坚实基础，为癌症患者的个性化治疗提供了新的思路和方法。

该研究全面系统地描绘了结直肠癌原发肿瘤组织中转移种子的细胞、分子生物学特征，揭示了其转移目的器官特异性的分子机制。同时，还确定了可以用于评估原发结直肠癌转移风险的策略。研究不仅为肿瘤转移机制的研究开辟了新的领域，也为未来癌症治疗提供了新的策略和方向。肿瘤类器官技术将成为癌症研究、药物筛选和个性化治疗等领域的得力助手，助力人类战胜癌症，迈向更加健康的未来。

相关研究成果以“内在分子图谱赋予结直肠癌转移种子多方面特性”（Distinct molecular profiles drive multifaceted characteristics of colorectal cancer metastatic seeds）为题，于3月19日在线发表于《实验医学杂志》（Journal of Experimental Medicine）。

清华大学药学院赵媛媛博士、中国科学院北京生命科学研究院张冰博士以及中国医学科学院肿瘤医院马怡茗博士为该论文的共同第一作者，清华大学药学院王霞副教授、中国医学科学院肿瘤医院刘骞主任、汪红英教授以及中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员为论文共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、清华大学智慧医疗研究院、CAMS医学科学创新基金项目资助、清华大学自主科研计划和清华大学-北京大学生命科学联合中心的支持。