基于循环肿瘤细胞来源异种移植模型的转移性乳腺癌临床前研究平台

本文建立并表征了一种来源于转移性乳腺癌患者循环肿瘤细胞的异种移植模型。患者最初诊断为右乳多中心浸润性导管癌，原发肿瘤为ER阳性、PR阳性、HER2阴性，Ki-67较高。患者接受手术、辅助化疗、放疗及内分泌治疗后出现骨转移，随后经历多线姑息治疗，包括芳香化酶抑制剂联合卵巢去势、卡培他滨、氟维司群、长春瑞滨、吉西他滨及紫杉醇等。研究者在疾病进展期采集外周血，利用CD45去除和密度梯度离心获得循环肿瘤细胞富集组分，并将其整体植入免疫缺陷NRG雌鼠肾被膜下。约175天后形成肿瘤，随后可在小鼠体内连续传代，提示该循环肿瘤细胞来源异种移植模型具有稳定扩增能力。

免疫组化显示，该CDX模型保留了部分原发肿瘤特征，包括细胞角蛋白8和雌激素受体阳性、HER2阴性；但与原发灶相比，CDX中E-cadherin表达部分丢失，vimentin完全丢失，孕激素受体由原发灶中的阳性转为阴性，同时Ki-67阳性比例升高，提示其具有更强增殖活性，并在疾病演进和体内适应过程中发生了明显表型改变。为评估转移能力，研究者从CDX中分选人源CD298阳性肿瘤细胞，经乳腺脂肪垫、尾静脉、尾动脉及心腔等不同途径注射入小鼠。结果显示，肿瘤细胞可在肺、淋巴结、股骨、肝脏甚至脑内检出，且在携带原位肿瘤的小鼠血液和肺组织中也可检测到CDX来源的人源癌细胞，说明该模型不仅能成瘤，而且具备循环和远处播散能力。

研究者进一步从CDX中分选人源CD298阳性细胞，建立体外培养体系。细胞既可形成三维细胞团，也可在二维单层条件下生长。两种体外培养细胞重新接种入免疫缺陷小鼠后均能形成肿瘤，说明其保留体内成瘤能力。三维成球实验显示，只有在较高接种密度下才能形成稳定生长的细胞团，提示该模型的体外扩增依赖一定细胞数量和微环境条件。流式细胞术表征显示，体内CDX及体外培养细胞均保留上皮相关标志物，如EpCAM、CD9、CD49f等；但体外培养后，CD29、CD44、CD49c、CD97、CD112和整合素β5等间质样标志物表达升高。尤其值得注意的是，体内CDX几乎缺乏CD44阳性/CD24阴性的乳腺癌干细胞样亚群，而二维和三维体外培养体系中该亚群显著富集，提示体外适应过程可能选择或诱导具有干细胞样特征和更强可塑性的细胞群。

转录组测序比较了同一患者原发肿瘤与CDX的基因表达谱。结果显示，两者存在广泛差异：在蛋白编码基因中，超过44%出现差异表达，其中CDX相较原发肿瘤约17%基因上调、27%基因下调。CDX中上调基因主要富集于细胞分裂、染色体分离、细胞周期、核分裂和有丝分裂等过程，符合其高增殖表型；下调基因则更多涉及细胞黏附、细胞迁移、血管发育、免疫反应、细胞外基质相互作用和局灶黏附等。代谢层面，原发肿瘤更偏向缺氧相关糖酵解，而CDX更偏向脂肪酸代谢、氧化磷酸化和线粒体功能增强，提示循环肿瘤细胞在体内扩增和转移适应过程中可能发生代谢重编程。

为验证该模型在药物评价中的应用价值，研究者基于RNA测序数据利用PanDrugs平台预测潜在治疗药物，并选择fostamatinib和凡德他尼进行测试；同时纳入患者既往使用过的吉西他滨以及采血后接受的卡铂作为参照。三维体外药敏实验显示，较高浓度吉西他滨和凡德他尼可产生一定抑制作用，fostamatinib影响较小，而卡铂表现出最强抑制活性。随后在小鼠CDX模型中验证卡铂和凡德他尼疗效。卡铂每周腹腔给药3周后几乎完全抑制肿瘤生长，并显著降低终点肿瘤重量，同时肺部播散肿瘤细胞减少；凡德他尼虽使肿瘤体积和重量出现中度下降，但未达到明确统计学显著性。体内外结果一致支持卡铂对该模型具有突出活性。

结论是，研究者成功建立并系统表征了一种来源于转移性乳腺癌患者循环肿瘤细胞的新型CDX模型。该模型可连续体内传代，具有明确转移能力，可建立二维和三维体外培养体系，并在转录组、表型和药物反应层面反映循环肿瘤细胞及晚期乳腺癌的高度可塑性。该平台可用于研究循环肿瘤细胞的生物学行为、转移适应机制以及候选药物的临床前筛选；其中卡铂在体内外均显示显著抑制作用，凡德他尼呈部分反应，提示CDX结合转录组分析有望为晚期乳腺癌个体化治疗探索提供补充性实验依据。