今天给大家解析一篇肿瘤的文章，杂志发表题为：Patient-Derived Organoids from Colorectal Cancer with Paired Liver Metastasis Reveal Tumor Heterogeneity and Predict Response to Chemotherapy 的文章。伴肝转移结直肠癌患者来源的类器官揭示肿瘤异质性并预测其化疗反应，主要是人类器官的基因组特征、肿瘤进化和异质性。
背景
没有有效的方法来预测结直肠癌肝转移（CRLM）患者的化疗反应和术后预后。患者来源类器官（PDO）已成为重要的临床前模型。本文成功构建了50个源自原发性肿瘤和配对肝转移病变的CRLM类器官的活生物库。
从多组学水平（组织病理学、基因组、转录组和单细胞测序）对CRLM PDO进行全面分析，并证实这种用于CRLM的类器官平台可以捕获患者内和患者间的异质性。
体外化学敏感性数据揭示了PDO在预测化疗反应（FOLFOX或FOLFIRI）和CRLM患者临床预后方面的潜在应用价值。综上所述，CRLM PDO可用于提供个性化医疗的潜在应用。
见图一
CRLM患者PDO的研究设计和组织病理学特征。
（A）建立CRLM患者来源的类器官库和CRLM类器官的多组学分析（组织病理学，基因组分析，转录组学分析和单细胞转录测序）。
(B）不同CRLM患者中CRC和LM组织的PDO生长成功率。
(C）具有三个典型特征的CRLM类器官在明场中的形态。P2 CRLM患者的CRC和LM类器官均显示薄壁囊性结构（上图）;P3 CRLM患者的CRC类器官表现出厚壁囊性结构，而LM类器官表现出不规则的固体/致密结构（中）;来自P10 CRLM患者的CRC类器官呈现薄壁囊性结构，而LM类器官呈现固体球形结构（底部）。黑色比例尺，200 μm。
(D）H&E染色比较CRLM类器官与相应的原发性肿瘤。（T，原发性肿瘤;O，CRLM类器官）。黑色比例尺，200 μm。红色刻度条，100 μm。
(E） 对 CRLM 类器官和相应的原发性肿瘤进行 ki-67、CDX2、β-连环蛋白、CK-pan 和 CK20 的免疫组织化学染色。
（T)原发性肿瘤;O，CRLM类器官）。黑色比例尺，200 μm。红色刻度条，100 μm。另见表S1和图S1-S4（支持信息）。
图一
见图二
CRLM类器官和相应原发性肿瘤的基因组分析。
（A）在CRLM类器官和相应的原发性肿瘤中发现的体细胞突变概述。
（B，C）3例CRLM患者（P9和P5患者）的类器官和相应原发肿瘤的点突变类型和突变特征的不同贡献显示在条形图中。
（D）条形图表示在CRLM类器官中鉴定的基因突变变异与相应的原发性肿瘤之间的一致性（%）。
（E）通过SuperFreq分析生成的河图显示来自CRC和配对LM肿瘤组织的CRLM类器官的克隆进化。y轴表示每个亚克隆中肿瘤细胞的比例。黑色区域代表种系突变。蓝色区域代表在CRC和LM类器官的所有细胞中检测到的体细胞突变。其余的颜色区域代表CRC和/或LM类器官中存在的不同亚克隆。接下来，将河地的情况可视化为进化树（右）。每个节点代表一个子克隆（对应于不同的颜色区域）。
分支的厚度对应于在群体中获得的突变数量。每个亚克隆的代表性癌症驱动基因已被显示并标记到对应于不同的颜色区域。T，组织;O，类器官;C， CRC;L， LM.另见图S6和S<>（支持信息）。
图二
见图三
CRLM类器官中的转录组学分析。
（A）基于RNA-seq表达数据的CRLM类器官Spearman相关值热图，使用15 000个最可变基因和样品使用分层聚类在相关矩阵上完全链接进行聚类。单元格由斯皮尔曼相关值进行颜色编码。
（B）对CRLM类器官RNA-seq数据（50个样本）进行归一化，并与TCGA RNA-seq数据（65个IV期CRC样本）相结合。所有CRLM类器官和TCGA样品均由CMS重新定义。在每个CMS亚型中，所有样本都按与该特定亚型相关的CMS签名基因的平均基因表达进行分类。另请参阅表 S2 和 S3（支持信息）。
图三
见图四
CRLM 类器官中的单细胞 RNA 测序分析。
（A） 来自四个 CRLM 类器官（P52988_CRC类器官、P3_LM类器官、P3_CRC类器官和P13_LM类器官）的 13 个细胞的 t-SNE 可视化。单元格根据聚类进行着色。
(B）每个簇中标记基因表达的点图。颜色表示每个细胞簇中的平均表达，大小表示表达标记基因的细胞比例。
(C）茎状簇和成熟状簇之间的相关性。
(D）来自不同类器官样品的52988个细胞的t-SNE可视化（顶部）。显示细胞簇比例的条形图（底部）。
(E） 条形图分别显示 CRC 和 LM 类器官中干细胞样细胞上调基因的基因本体富集分析结果。
(F，G）由细胞周期基因评分着色的t-SNE可视化。每个簇中标记基因表达的点图。颜色表示每个细胞簇中的平均表达，大小表示表达标记基因的细胞比例。
(H，I） CRC 和 LM 类器官中单细胞的 RNA 速度。另见表S4和S5以及图S7-S9（支持信息）。
图四
见图五
CRLM 类器官对 5-氟尿嘧啶、伊立替康和奥沙利铂的反应。
（A） CRLM 类器官对 5-FU 的剂量反应（顶部是对 5-FU 敏感的类器官的代表性明场图像;底部是对 5-FU 耐受的类器官的代表性明场图像）。
（B） 以剂量-反应曲线的形式显示每个 CRLM 类器官的 25 CRC（左）和 25 LM（右）类器官对 5-FU 的离体化学敏感性（每个 3 个独立实验）。
（C）通过配对t检验分析CRC和LM类器官的标准化IC50值，比较它们之间的5-FU灵敏度。
(D）显示CRC和LM类器官的标准化IC50值之间的相关性（双尾Spearman相关性：0-FU的Spearman r = 845.0，p ˂ 001.5）。绘制线性回归线。
(E） CRLM 类器官对 CPT11 的剂量反应（顶部，对 CPT11 敏感的类器官的代表性明场图像;底部，对 CPT11 抗性的类器官的代表性明场图像）。
(F） 以剂量-反应曲线的形式显示每个 CRLM 类器官的 25 CRC（左）和 25 LM（右）类器官对 CPT11 的离体化学敏感性（每个三个独立实验）。
G） 通过配对t检验分析CRC和LM类器官的标准化IC50值，以比较它们之间的CPT11灵敏度。
（E）显示CRC和LM类器官的标准化IC50值之间的相关性（双尾Spearman相关性：Spearman r = 0.800，CPT0的p ˂ 001.11）。绘制线性回归线。
( I）CRLM类器官对奥沙利铂的剂量反应（顶部，对奥沙利铂敏感的类器官的代表性明场图像;底部，对奥沙利铂耐药的类器官的代表性明场图像）。
(J） 以剂量-反应曲线的形式显示每个 CRLM 类器官的 25 CRC（左）和 25 LM（右）类器官对奥沙利铂的离体化学敏感性（每个三个独立实验）。
(K）通过配对t检验分析CRC和LM类器官的标准化IC50值，以比较它们之间的奥沙利铂敏感性。
(L）显示CRC和LM类器官的标准化IC50值之间的相关性（双尾Spearman相关性：Spearman r = 0.813，奥沙利铂的p ˂ 0.001）。绘制线性回归线。ns，没有意义;
红色刻度条，100 μm。另见表S6和图S10-S12
图五
见图六
PDO预测CRLM患者的化疗反应和临床预后。
(A）该表总结了所选CRLM类器官的结果和相应患者的药物反应。
(B）4例CRLM患者治疗前后靶病变的影像学表现，包括P3和P10患者病变的进展以及P18和P2患者病变的消退。
(C）CRLM类器官对FOLFOX的剂量反应（顶部，对FOLFOX耐药的类器官的代表性明场图像（P3患者）;底部，对FOLFOX敏感的类器官的代表性明场图像（P18患者））和FOLFIRI（顶部，对FOLFIRI耐药的类器官的代表性明场图像（P10患者）;底部，对FOLFIRI敏感的类器官的代表性明场图像（P2患者）。红色刻度条，100 μm。
(D）以剂量 - 反应曲线的形式显示P3和P18患者类器官对FOLFOX（顶部）和P10和P2患者类器官对FOLFIRI（底部）的离体化学敏感性（每个三个独立实验）。
(E）使用双尾曼-惠特尼检验（左）比较SD / PR患者（n = 50）和PD患者（n = 8）的类器官对FOLFOX化学敏感性的标准化IC5值。绘制ROC曲线以指示类器官对FOLFOX治疗反应的预测功效（右）。
(F）显示类器官的标准化IC50值与CRLM患者的无进展生存期（PFS）（n = 13）之间的相关性（双尾Spearman相关性：FOLFOX的Spearman r = 0.650，p = 0.017）。绘制线性回归线（左）。绘制ROC曲线以指示类器官对接受FOLFOX治疗的CRLM患者临床预后的预测功效（右）。
(G） 使用双尾曼-惠特尼检验（左）比较了 SD/PR 患者 （n = 50） 和 PD 患者 （n = 5） 的 FOLFIRI 化学敏感性类器官的标准化 IC5 值。绘制ROC曲线以指示类器官对FOLFIRI治疗反应的预测功效（右）。
(H）显示类器官的标准化IC50值与CRLM患者的无进展生存期（PFS）（n = 10）之间的相关性（双尾Spearman相关性：FOLFIRI的Spearman r = 0.847，p = 0.002）。绘制线性回归线（左）。绘制ROC曲线以指示类器官对接受FOLFIRI治疗的CRLM患者临床预后的预测功效（右）。另见表S7和图S13和S14（辅助信息）。
图六
结论
总之，研究人员已经成功构建了一个活的CRLM类器官生物库，以捕获患者内和患者间的异质性，这在预测CRLM患者的化疗反应和临床预后方面具有潜在作用。
好了 今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！
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