医学26年：内分泌类器官技术应用 查房课件

1内分泌类器官技术的基础概述演讲人内分泌类器官技术的基础概述01内分泌类器官技术的临床实际应用02内分泌类器官技术应用的局限性与未来展望03目录医学26年：内分泌类器官技术应用查房课件我从事内分泌临床与研究工作已经26年，从刚入科跟着上级医师查房，面对反复发作低血糖的先天性高胰岛素血症患儿、需要终身激素替代的垂体功能减退患者、进展期耐药内分泌肿瘤，我们常常只能做对症维持治疗，对很多疾病的核心机制认知模糊，也缺乏个性化的治疗手段。近十年来类器官技术的兴起，为内分泌疾病的研究与临床治疗打开了新的窗口。今天我们查房就从基础到临床，系统梳理内分泌类器官技术的实际应用，讨论其当前的价值与未来的方向。01内分泌类器官技术的基础概述内分泌类器官技术的基础概述了解技术的核心逻辑，是我们认识其临床应用价值的基础，我结合这些年参与研究的经历，先梳理技术的基本框架。1内分泌类器官的定义与构建核心逻辑内分泌类器官是指通过干细胞（包括多能干细胞、成体干细胞及肿瘤原代细胞）体外诱导分化，形成的具有三维结构、能够重现来源内分泌腺体组织结构与功能特征的微器官。和其他实体器官类器官不同，内分泌腺体的核心功能是合成分泌激素，响应机体的生理信号反馈，因此内分泌类器官构建的核心要求，除了结构相似，更要保留激素合成、分泌调节的功能。我第一次在我们中心实验室看到成熟的人胰岛类器官，做葡萄糖刺激胰岛素分泌试验，当看到随着葡萄糖浓度升高，胰岛素分泌量稳定上升3倍以上的时候，那种冲击感我现在都记得——我们终于在体外拿到了和生理状态接近的人胰岛，不用再完全依赖小鼠胰岛做研究了。2内分泌类器官相较于传统研究模型的优势2.1传统研究模型的固有缺陷我们之前常用的研究模型，要么是二维培养的内分泌细胞系，虽然培养简单，但长期传代后失去了原组织的三维结构和遗传异质性，很多功能和原组织差异极大；要么是动物模型，虽然能反映体内环境，但存在明显的种属差异，我在早年做药物研发的时候就碰到过，一个新型胰岛素促泌剂在大鼠实验中效果很好，到临床阶段就因为对人β细胞的不明毒性被迫终止，就是种属差异导致的，前期浪费了大量的时间成本。2内分泌类器官相较于传统研究模型的优势2.2内分泌类器官的核心优势第一，保留了来源组织的遗传背景与功能异质性，病人来源的类器官能够精准反映病人本身的疾病特征；第二，三维结构接近体内生理状态，细胞间的相互作用和内源腺体一致，激素分泌调节功能更接近生理；第三，能够长期传代、冻存建库，方便后续研究与应用。3目前成熟构建的主流内分泌类器官类型在右侧编辑区输入内容1.3.1胰岛类器官：是目前研究最深入、转化最接近临床的内分泌类器官，分为干细胞诱导的正常胰岛类器官和病人肿瘤来源的胰腺神经内分泌肿瘤类器官。在右侧编辑区输入内容1.3.2垂体类器官：能够重现垂体不同激素分泌细胞的分层结构，可模拟垂体发育、垂体瘤发生发展。在右侧编辑区输入内容1.3.3甲状腺与甲状旁腺类器官：能够合成甲状腺激素、分泌甲状旁腺素，响应促甲状腺激素的调节，用于甲状腺疾病、甲状旁腺功能异常的研究。在梳理清楚技术基础后，接下来我们结合我们中心近5年开展的相关临床研究，具体讲讲内分泌类器官技术在实际临床工作中的应用场景。1.3.4肾上腺类器官：能够区分皮质和髓质结构，分别分泌糖皮质激素、盐皮质激素及儿茶酚胺类激素，用于肾上腺疾病和肿瘤的研究。02内分泌类器官技术的临床实际应用1内分泌疾病的致病机制解析与罕见病精准诊断1.1常见内分泌疾病的机制研究我们过去很长一段时间认为，2型糖尿病的胰岛β细胞功能衰竭是β细胞凋亡减少导致的，去年我们团队用2型糖尿病病人来源的胰岛类器官做长期高糖孵育试验，发现超过60%的功能衰竭是β细胞去分化为未成熟的前体细胞，并不是完全凋亡消失，这个结果也解释了为什么部分减重手术后的2型糖尿病患者胰岛功能能够明显恢复——去分化的β细胞可以在代谢改善后重新分化成熟，这个发现也改变了我们对2型糖尿病β细胞功能衰竭的临床认知，也为我们开发逆转β细胞去分化的新药提供了直接的依据。1内分泌疾病的致病机制解析与罕见病精准诊断1.2罕见内分泌病的致病性验证罕见内分泌病超过40%存在新发的意义未明的基因变异，常规手段无法验证其致病性，我们去年收治了一名8个月大的先天性高胰岛素血症患儿，基因检测发现ABCC8基因存在一个新发错义突变，公共数据库没有收录，无法确定致病性。我们提取患儿的外周血诱导为多能干细胞，进一步构建了携带该突变的胰岛类器官，功能检测发现该突变导致ATP敏感的钾通道失活，胰岛素不受葡萄糖调节持续分泌，明确了该突变的致病性，不仅为患儿的胰腺部分切除手术方案提供了依据，也给家属的二胎遗传咨询提供了准确的结论。2内分泌肿瘤的个体化药敏筛选与治疗方案制定对于进展期、转移性内分泌肿瘤，尤其是无明确驱动基因突变的肿瘤，我们常常没有标准化的敏感方案，类器官技术为我们提供了个体化药敏的新途径。我们中心从2020年开始开展病人来源内分泌肿瘤类器官的药敏检测，已经完成了47例检测。2内分泌肿瘤的个体化药敏筛选与治疗方案制定2.1碘难治性分化型甲状腺癌的耐药后方案筛选我们有一名58岁的进展期碘难治性分化型甲状腺癌患者，一线用索拉非尼治疗6个月后进展，基因检测没有发现明确的可干预靶点，我们取患者的穿刺活检组织构建了肿瘤类器官，对7种可选靶向药物做药敏检测，发现患者对仑伐替尼联合PD-1抑制剂的敏感性最高，按这个方案治疗后，患者的肿瘤缩小超过50%，目前无进展生存已经超过18个月，远超之前的预期。2内分泌肿瘤的个体化药敏筛选与治疗方案制定2.2罕见内分泌肿瘤的治疗选择还有一名42岁的肾上腺皮质癌患者，术后复发伴肺转移，常规依托泊苷联合顺铂化疗无效，我们构建肿瘤类器官后筛选发现对顺铂联合依托泊苷加阿比特龙的方案敏感，调整方案后患者的肺部转移灶明显缩小，生活质量也得到了明显改善。3内分泌疾病的细胞替代治疗转化细胞替代治疗是内分泌领域多年来追求的方向，类器官技术解决了之前细胞来源不足、功能不成熟的问题，目前已经进入临床转化阶段。3内分泌疾病的细胞替代治疗转化3.1胰岛类器官治疗糖尿病我们中心参与了国内多能干细胞诱导胰岛类器官治疗1型糖尿病的多中心临床研究，目前已经入组5名脆性1型糖尿病患者，其中一名28岁的1型糖尿病患者，病程12年，每日需要注射4次胰岛素，血糖波动极大，频繁出现低血糖昏迷，移植了封闭的功能性胰岛类器官后，目前已经脱离外源胰岛素治疗超过8个月，血糖一直维持在正常范围。我做了26年内分泌，见过太多1型糖尿病患者因为血糖控制不好出现肾衰、失明，这个结果真的让我非常感慨，我们终于有可能让1型糖尿病患者摆脱终身打针了。3内分泌疾病的细胞替代治疗转化3.2其他内分泌腺体的替代治疗对于垂体功能减退、甲状腺功能减退这类需要终身激素替代的疾病，自体诱导的内分泌类器官移植未来可以从根本上治愈这类疾病，我们实验室目前已经完成了非人灵长类垂体类器官移植的初步试验，移植后受体的皮质醇、甲状腺激素水平能够维持在正常范围，不需要外源激素补充，已经拿到了非常不错的初步结果。4药物内分泌毒性的提前评估很多新型药物，比如免疫检查点抑制剂、靶向药物，都会导致不同程度的内分泌不良反应，比如免疫性垂体炎、免疫性甲状腺炎，在临床前研究阶段我们就可以用类器官提前评估药物的内分泌毒性，大大降低临床研究的不良反应发生率，我们团队和药理中心合作已经完成了12种新型抗肿瘤药物的内分泌毒性评估，为临床用药的安全性提供了依据。虽然内分泌类器官技术展现出了巨大的临床价值，但我们也要客观认识到，目前这项技术还没有达到常规临床应用的程度，还存在不少需要解决的问题。03内分泌类器官技术应用的局限性与未来展望1当前应用存在的主要问题1.1成本与周期问题目前构建一例病人来源的肿瘤类器官药敏检测，成本大约在1-1.5万元，构建周期需要4-6周，对于很多晚期肿瘤患者来说，等待时间偏长，成本也不在医保报销范围内，限制了临床的广泛应用。1当前应用存在的主要问题1.2微环境模拟不足当前的内分泌类器官大多缺乏血管、神经以及肿瘤相关的免疫微环境，和体内实际的生理病理环境还有一定差距，目前我们中心药敏检测和临床实际反应的符合率大约在83%左右，还有不小的提升空间。1当前应用存在的主要问题1.3缺乏标准化规范不同实验室的构建方法、培养体系、检测标准都不统一，结果的可重复性还有待提升，目前国内还没有出台内分泌类器官检测的统一行业标准。2未来的发展方向3.2.1类器官结合器官芯片技术，通过微流控系统模拟血流和微环境，加入免疫细胞、内皮细胞，更精准的模拟体内环境，提升结果的准确性。3.2.2加速标准化建设，建立统一的构建、检测规范，通过技术优化降低成本，缩短检测周期，推动技术下沉到更多临床中心。3.2.3建立中国人内分泌疾病类器官库，整合不同疾病、不同遗传背景的类器官资源，推动内分泌创新药物的研发，加快转化速度。总结回顾我26年内分泌从医的经历，我们这个领域从最初只能依靠激素测定诊断疾病，到后来基因测序解析致病机制，再到今天类器官技术让我们能够在体外模拟疾病、测试治疗方案、甚至开发出治愈性的细胞产品，每一次技术进步都实实在在惠及了患者。2未来的