LGR5

▎药明康德内容团队编辑（来源：同济大学） 成体干细胞来源的类器官是一种重要的体外研究工具，能够高度模拟体内组织的发育、稳态维持和再生过程。凭借其接近体内真实环境的细胞组成、组织结构及功能特征，类器官已成为研究发育机制、疾病发生发展以及药物筛选的重要平台。 自2011年首次建立人小肠类器官培养体系以来，这一技术平台在过去十余年中不断发展完善。尽管研究人员在2018年和2022年相继开发了改良的培养条件，目前的人小肠类器官（human small intestinal organoid，hSIO）仍难以完整模拟体内小肠组织的特征。现有体系面临两个主要问题：一是前体细胞比例过高，难以自发产生潘氏细胞（Paneth cell，PC）等功能性细胞；二是难以同时实现干细胞自我更新和多向分化，往往在增殖能力和细胞多样性之间难以平衡，要么偏向维持干细胞状态而牺牲细胞多样性，要么需要额外的分化步骤而影响增殖能力。这些问题严重限制了人小肠组织的体外模拟及其在疾病机理研究中的应用。如何在体外同时实现干细胞的自我更新和多向分化，获得同时具有增殖能力和细胞多样性的类器官，一直是该领域亟待解决的重要挑战。 为解决这一问题，同济大学生命科学与技术学院尹晓磊团队创新性地提出了“以退为进”（regress to progress）的策略，即通过增强类器官中干细胞的干性和可塑性，提升其分化潜能，从而实现细胞多样性。研究团队运用基因编辑技术，构建了LGR5-mNeonGreen人小肠干细胞实时荧光报告系统，用于精确追踪类器官体系中干细胞的动态变化。结合小分子药物筛选，团队成功建立了新型人小肠类器官体系，并在此基础上通过微环境信号调控，重现了人小肠细胞命运的动态调控过程。这一策略不仅突破了传统培养方法中干细胞自我更新与分化难以平衡的限制，也为其他类型的类器官研究提供了新思路。相关研究成果以“A tunable human intestinal organoid system achieves controlled balance between self-renewal and differentiation”为题发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。 该团队开发的新型人小肠类器官体系（TpC体系）展现出更强的增殖能力和更高的LGR5+干细胞比例，同时具有更丰富的分化细胞类型，尤其是含有更多的潘氏细胞和成熟的小肠上皮细胞（enterocyte）。与传统培养方法相比，该团队开发的TpC体系突破了现有技术瓶颈，具有多项突出优势：首先，该体系实现了“一步法”培养，无需复杂的分步骤分化过程，既可保持类器官的快速增殖能力，又能自发分化产生多种细胞类型；其次，培养条件简单且具有良好的均一性，显著提高了类器官培养的效率和可重复性，为高通量药物筛选等应用提供了可能。 更重要的是，新型体系更真实地模拟了体内肠道组织的细胞组成和功能特征，特别是成功实现了潘氏细胞的自发产生，这在之前的培养体系中难以实现。利用小分子药物筛选和基因编辑技术，团队进一步揭示了HDAC抑制剂在提高干细胞比例、促进潘氏细胞分化的作用机制。这一新型类器官体系的建立为肠道疾病的机理研究、药物开发以及个性化治疗方案的制定提供了重要的研究平台。 ▲图1 TpC体系下的新型人小肠类器官（图片来源：原始论文[1]） 此外，研究团队通过调控Wnt、Notch、BMP等信号通路，首次系统解析了人小肠上皮细胞命运调控网络，成功实现了向四种主要功能细胞类型的定向分化。研究发现，人源和小鼠来源的肠道上皮细胞在命运调控机制上具有相似性，这一发现为后续相关研究奠定了重要基础。这一研究成果对于深入理解肠道发育与相关疾病，以及开发基于干细胞的治疗方法具有重要意义。 ▲图2 人小肠干细胞命运动态平衡模型（图片来源：原始论文[1]） 同济大学生命科学与技术学院及附属东方医院尹晓磊教授为论文的通讯作者，同济大学博士后杨莉、博士研究生汪旭磊为论文的共同第一作者，博士研究生周星宇，硕士研究生陈泓宇、邓鲤凌，同济大学附属东方医院宋森涛，科研助理姚珧参与了该研究工作。该研究得到了同济大学生命科学与技术学院、教育部细胞干性与命运编辑前沿科学中心、同济大学附属东方医院的大力支持，受到了科技部、自然科学基金委、上海市科委等项目的资助。团队已对这一新型培养方法申请了专利，后续将展开相关转化工作。 原始论文： [1]Yang, L., Wang, X., Zhou, X. et al. A tunable human intestinal organoid system achieves controlled balance between self-renewal and differentiation. Nat Commun 16, 315 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-024-55567-2 免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。 更多推荐 点个“在看”再走吧~

2024年12月4日，美国FDA加速批准Zenocutuzumab（商品名Bizengri）上市，用于治疗NRG1基因融合性非小细胞肺癌（NSCLC）和胰腺癌（PDAC）。 Zenocutuzumab（MCLA-128）是一款靶向Her2和Her3的双特异性抗体药物，由总部位于荷兰的Merus公司研发。这是全球首个获批的Her3靶向药，也是FDA批准的首个针对NRG1阳性PDAC和NSCLC的新疗法。 很多人并不知道，Merus并不是最早研发Her2/Her3双抗的公司。早在2006年，位于美国剑桥市的Merrimack Pharmaceuticals就开始研发Her2/Her3双抗（MM111）。尽管MM111进入临床2期治疗Her2阳性的乳腺癌，但最终因为疗效的原因失败。 从MM111的失败到MCLA-128的成功，我们从中能可以看出双抗成功的一些关键要素。 1、靶点 无论是单抗还是双抗，靶点始终是新药研发成功的基础，而对于双抗来说选择两个靶点的组合需要更多的靶点验证工作。 Her2与Her3均属于受体酪氨酸激酶（RTK）ErbB家族成员。ErbB家族包括ERBB1-4四个受体，即EGFR、Her2、Her3和Her4。这四个受体可以形成同源或异源二聚体，不同受体有不同的配体，下游信号通路相互联系并相互重叠（图1）。其中PI3K–AKT和MAPK通路是比较重要的信号通路，另外还有PLCγ-PKC和 JAK2–STAT3信号通路。 图1. ErbB家族同源或异源二聚体的形成及信号强度 研究表明，NRG1或NRG2诱导产生的Her2/Her3异源二聚体可以传导最强的下游信号，因此具有最强的致癌性，这也是靶向Her2/Her3抑制异源二聚体的形成从而抑制肿瘤生长的基础。 2、分子设计 在确定了靶点后，接下来最重要的工作就是分子设计了。从MM111及MCLA-128的设计来看，两者差别较大。MM111通过人血清白蛋白（HSA）链接Her2及Her3的scFv而得，而MCLA-128则通过Merus的共轻链双抗平台获得（图2）。 图2. MM111及MCLA-128的分子设计 从结构来看，由于HSA形成的空间位阻，MM111的Her2臂及Her3臂可能不能同时结合同一异源二聚体的Her2及Her3，从而不能更有效的抑制Her2/Her3异源二聚体的形成，而MCLA-128的结构则具备这一功能。 此外，Merus在筛选抗体的时候是将两个靶点初筛得到的单抗（63个Her2单抗及117个Her3单抗）两两组合形成上千个双抗进行进一步体外筛选而最终得到最优的双抗分子（详见全球3期临床双抗之EGFR/LGR5双抗）。而MM111与目前其它大多数双抗一样是在确定了单抗分子以后再组装而成双抗。 显然，Merus的双抗筛选策略更有可能获得能实现其双抗设计目的的最佳分子。 从Her2臂及Her3臂的亲和力来看，MM111及MCLA-128具有明显差别：MM111的Her2臂及Her3臂的亲和力分别为0.3nM及16nM，而MCLA-128的Her2臂及Her3臂的亲和力分别为3.1nM及0.61nM。 由于Her2及Her3在肿瘤细胞表面表达差别较大，Her2臂及Her3臂的相对及绝对亲和力将对双抗功能产生较大影响。 再次，尽管MM111含有HSA用以延长其半衰期，但其半衰期仍然较短，不到1天，而MCLA-128含有Fc，半衰期达5天。 3、适应症及生物标志物 MM111与MCLA-128选择了完全不同的适应症，前者针对Her2阳性的乳腺癌而后者针对NRG1基因融合性非小细胞肺癌和胰腺癌。 从Herceptin的耐药机制来看，Her3上调仅是众多机制之一。此外，从Her3-ADC的临床结果来看，Her3的表达量并不能与药效直接相关。因此，可以解释为什么MM111在Her2阳性的乳腺癌治疗药效上无法优于Herceptin。 1998年首次报道了NRG1融合可作为实体恶性肿瘤的驱动突变的证据。NRG1基因融合后可激活并保留NRG1蛋白的EGF样结构域，使其可持续与ErbB受体结合，促进 Her2/Her3二聚化和下游信号传导，导致相关信号通路持续活化，引起细胞增殖失控，导致肿瘤发生。 NRG1基因融合在实体瘤中非常罕见，在实体瘤中的总体突变频率仅为0.2%左右。然而，某些癌症类型如肺侵袭性粘液腺癌（IMA）中，致癌性NRG1融合的发生率增加（图3）。在不同的研究中，使用不同的检测手段，IMA患者NRG1融合的检出率为7%-31%。           而MCLA-128此次获批是基于NRGy研究（NCT02912949）的临床数据。该研究是一项多中心、开放标签、多队列研究，纳入接受标准治疗后病情进展的晚期或转移性NRG1融合阳性成年患者，具有治疗数据的队列包括64名NSCLC患者和30名胰腺癌患者。 在NSCLC队列中，ORR为33%（95% CI：22%-46%），中位DOR为7.4个月（95% CI：4.0-16.6）。在胰腺癌队列中，ORR为40%（95% CI：23%-59%），DOR为3.7 -16.6个月。 从MM111的失败到MCLA-128的成功，我们可以看到双抗的成功离不开靶点、分子设计、适应症及生物标记物的正确选择。 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标

在一项新的研究中，来自胡布勒支研究所类器官小组的研究人员开发了一种模拟人类胎儿胰腺的新型类器官，为科学家们提供了一个前所未有的清晰视角来观察胰腺早期发育。 相关研究结果于2024年12月2日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Long-term in vitro expansion of a human fetal pancreas stem cell that generates all three pancreatic cell lineages”。 胰腺是一个多功能的小器官，它不仅帮助我们消化食物，还通过分泌胰岛素等激素来控制血糖水平。为了更好地理解这个重要器官的工作原理，研究人员一直在尝试在实验室里构建出更真实的胰腺模型——即所谓的“类器官”。然而，大多数现有的胰腺类器官只能模仿一种类型的胰腺细胞，这使得全面了解胰腺变得困难。 在这项研究中，研究人员成功地突破了这一限制。他们发现了一种新型的人类胎儿胰腺干细胞（fetal pancreas stem cell），这种干细胞具有发育成所有三种胰腺细胞类型的能力。通过使用这些干细胞，他们构建出了一个包含腺泡细胞、导管细胞和内分泌细胞的完整三维类器官，这三种细胞分别是负责释放消化酶、形成酶输送通道以及生成调节血糖激素的关键角色。 论文第一作者Amanda Andersson Rolf解释说：“我们想创建一个能反映真实胰腺复杂性的类器官。有了这样的模型，我们可以更深入地研究不同类型的胰腺细胞是如何相互作用的，并探索胰腺发育的秘密。”她补充道，“令人兴奋的是，我们的类器官不仅能长出所有这三种细胞类型，而且它们还能正常工作。例如，腺泡细胞会释放消化酶，而内分泌细胞则产生胰岛素。” 研究人员还注意到，这种新发现的干细胞比之前认为的存在时间更长，甚至可以在体外培养多年后仍然保持其分化能力。此外，他们发现了人类和小鼠胰腺发育之间的一个关键差异：一种名为LGR5的蛋白标记出现在人类胰腺干细胞中，但在小鼠中却没有。“这强调了直接研究人类生物学的重要性，”Andersson Rolf指出，“因为有些特性只有在人类细胞中才能观察到。” 展望未来，这种新型胰腺类器官有望成为科学家们研究基因和环境如何影响胰腺发育的强大工具。长远来看，这类研究可能为再生医学和治疗胰腺疾病的新药物开发铺平道路。正如Andersson Rolf所说：“我们才刚刚开始揭开冰山一角，但已经看到了很多令人鼓舞的结果。” 参考资料： Amanda Andersson-Rolf et al. Long-term in vitro expansion of a human fetal pancreas stem cell that generates all three pancreatic cell lineages. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.10.044. 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！ 点击下方「阅读原文」，前往生物谷官网查询更多生物相关资讯~