华莹奇/孙伟团队构建骨肉瘤“PDX–类器官互动式生物样本库”为免疫治疗破局开辟新路径

2026-03-14 07:25

上海

医学

Medicine

2026年2月27日，上海市第一人民医院骨肿瘤科华莹奇与孙伟教授团队于Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports Medicine在线发表题为“Reconstruction of T-cell Infiltration in an Osteosarcoma PDX-Organoid Interactive Biobank for Personalized Immunotherapy”的文章。该研究报道了一个可规模化并涵盖病理组学、基因组学、转录组学等多组学信息的骨肉瘤异种移植模型（Patient-Derived Xenograft，PDX）—类器官互动式生物样本库，并在“重建T细胞浸润”的类器官体系中验证了PRMT5MTA选择性抑制剂APRN2169可增强Chr9p21.3缺失骨肉瘤对PD-1抑制剂的免疫治疗反应。

骨肉瘤（osteosarcoma, OS）是儿童和青少年最常见的原发恶性骨肿瘤之一，具有高度异质性、侵袭性强、复发转移风险高等特点，临床治疗仍面临诸多挑战。对于骨肉瘤这一罕见且异质性显著的肿瘤类型而言，既往研究模型在患者个体化评价中的适用性仍存在明显不足：PDX模型缺乏患者特异性的免疫特征，现有骨肉瘤类器官尺难以较好再现肿瘤空间微环境。这些瓶颈共同制约了骨肉瘤免疫治疗机制研究、药物筛选及转化验证的推进。基于此，研究团队构建了骨肉瘤PDX-类器官互动式生物样本库，通过自组装（self-assembly）策略将来源于患者或PDX的单细胞悬液快速组装为毫米级个体化骨肉瘤类器官（individualized OS organoids, iOS），并与患者/PDX形成稳定的功能配对体系；进一步结合组织病理学、空间特征、基因组学、转录组学及药物反应等多维证据，系统验证了该模型的保真性与转化应用潜力。

在此基础上，研究团队进一步依托既有PDX生物样本库，在PDX来源iOS中重建T细胞浸润，用于模拟患者真实免疫微环境并开展治疗反应评估。基于团队前期在Cell Reports Medicine（2025）中已揭示的Chr9p21.3/MTAP缺失与骨肉瘤免疫抑制微环境及治疗脆弱性的关联，本研究进一步依托该模型平台验证PRMT5MTA选择性抑制剂APRN2169联合PD-1抗体的协同增敏效果。该联合方案在体内外均可增强CD8⁺ T细胞浸润，恢复T细胞细胞毒功能并提升抗肿瘤效应，进一步支持了骨肉瘤“基因型分层+免疫联合”的个体化治疗策略范式。

研究内容示意图

作者专访

Cell Press细胞出版社公众号特别邀请华莹奇教授和孙伟教授代表研究团队接受了专访，为大家进一步详细解读。

CellPress：

为什么要建立“PDX–类器官互动式生物样本库”？它想解决哪些既有模型的瓶颈？

华莹奇教授：

骨肉瘤领域一个很现实的瓶颈是：缺乏足够“大队列”、可扩增且可用于功能研究的类器官模型，这使得很多免疫治疗相关问题很难在患者来源体系里进行系统评估。基于这个需求，我们的工作首先是去构建一个可规模化的骨肉瘤类器官队列。与此同时，我们中心前期已经建立了规模较大的骨肉瘤PDX资源。因此，我们不是孤立地做类器官，而是把类器官与匹配PDX进行配对和互相验证，形成一个“PDX–类器官”联动的平台。更关键的是，在这个平台上我们进一步重建免疫微环境（尤其是T细胞浸润相关的功能体系），这样就可以把“更接近患者真实肿瘤的模型”与“可控、可重复、可扩展的免疫功能评估”结合起来，从而更高效地评估骨肉瘤免疫治疗及其联合策略的潜在疗效与适用人群。

CellPress：

你们的iOS模型有哪些关键“保真度”证据，证明它既像肿瘤、又适合做转化研究？

孙伟教授：

我们在多个层面做了系统验证：一方面，iOS在体外达到毫米级并可作为异种移植瘤生长，提示其具备稳定的结构与肿瘤发生能力；另一方面，通过组织学与免疫组化（如增殖与骨肉瘤相关标志物）以及更精细的空间结构分析，我们看到iOS能保留原肿瘤的空间层级与异质性；此外，整合多组学与药物反应数据，使模型不仅“看起来像”，而且在“分子与功能反应”上也能与来源肿瘤形成对应关系，从而更适合做机制研究与药物开发。

CellPress：

你们如何在类器官中“重建T细胞浸润”？这个系统在功能上能回答哪些免疫治疗问题？

孙伟教授：

我们的思路是把免疫细胞作为可控变量引入到PDX来源iOS中：先对PBMC进行预激活，再以一定比例与解离后的类器官单细胞体系共同自组装培养，从而实现T细胞在类器官结构中的进入与分布，并用多重免疫荧光和流式等手段验证“确实浸润、而且具备杀伤功能读出”。在应用上，这一系统能够评估免疫检查点阻断对T细胞状态与肿瘤抑制的影响；我们也观察到单用PD-1抗体虽可增强T细胞活性，但仍难以实现完全肿瘤抑制，提示存在“部分耗竭、需要联合策略”的现实难题，这正是该平台可以进一步筛选与验证联合疗法的价值所在。

CellPress：

为什么选择Chr9p21.3缺失亚型来做“个体化联合免疫治疗”的验证？APRN2169+PD-1联用的核心发现是什么？

华莹奇教授：

我们前期的工作已经揭示Chr9p21.3缺失在骨肉瘤中相对常见，并与CD8⁺T细胞浸润降低、免疫治疗反应差相关；但这一缺失往往伴随MTAP缺失，从而带来可利用的合成致死脆弱性，为“基因型驱动的联合策略”提供了切入口。基于此，我们使用Chr9p21.3缺失的PDX–iOS配对模型，验证选择性PRMT5MTA抑制剂APRN2169与PD-1抗体联用：在体内外实验中，该组合不仅改善肿瘤控制，还体现出更强的CD8⁺T细胞浸润与效应功能恢复（包括细胞毒分子表达等），从而把“肿瘤特异遗传弱点”与“克服单药免疫治疗局限”两者连接起来，形成更具转化前景的个体化免疫治疗路线。

作者介绍

华莹奇

教授

华莹奇教授，医学博士，主任医师，博士生导师，上海市骨肿瘤研究所副所长。本科毕业于复旦大学，博士毕业于第二军医大学，师从我国著名骨肿瘤专家蔡郑东教授，在美国德州大学MD安德森肿瘤中心完成博士后。

长期从事恶性骨肿瘤的基础及临床研究，研究方向为晚期骨肿瘤的个体化综合治疗，致力于将研究成果通过临床研究进行转化，以第一作者或通讯作者在骨肿瘤领域共发表SCI论著40余篇，包括Nature Commun、Advanced Science、PNAS、Cancer Letters、Oncogene、Int J Cancer、Cancer等期刊。近年来获得上海市青年拔尖人才，上海市浦江人才计划A类，卫计委新优青等人才计划。获国家自然科学基金、科技部重点研发计划、上海市科委项目等基金。作为主要参与人获得教育部科技进步一等奖、中华医学科技一等奖、上海市科技进步二等奖等成果。

孙伟

教授

孙伟教授，上海交通大学医学院附属第一人民医院骨科临床医学中心主任兼骨肿瘤科主任，主任医师、博士生导师。

学术任职：上海研究型医院学会骨肿瘤专委会主任委员、上海市抗癌协会肉瘤专委会副主任委员、中国抗癌协会肉瘤专委会骨盆肿瘤学组组长、上海市医学会骨科分会骨肿瘤学组副组长、上海市医师协会骨科分会骨肿瘤工作组副组长、中国医师协会骨科分会骨肿瘤学组委员、SICOT中国部骨肿瘤学组常委。

主持各级科研项目10余项，包括国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市科委创新应用示范项目、上海市级医院新兴前沿联合攻关项目、上海市卫健委项目及上海交通大学医工交叉临床转化项目等。获得教育部科技进步一等奖、上海市科技进步奖二等奖、上海医学科技奖一等奖及成果推广奖等多项省部级奖项。入选国家优秀青年医师、上海市东方英才拔尖项目、上海市人才发展基金、上海市交大医学院“双百人”研究型医师；获上海市卫生系统“银蛇奖”二等奖、上海交通大学“青年岗位能手”及上海市第一人民医院首届“金手术刀奖”。

长期从事骨肿瘤临床、科研与教学工作，聚焦恶性骨肿瘤转移、复发及功能预后差等关键临床难题，建立“临床导向-机制研究-医工交叉-成果转化”的闭环研究体系。主要成果如下：（1）骨肿瘤耐药/转移机制探索及综合治疗——精准用药：聚焦恶性骨肿瘤耐药/转移的分子机制，牵头建立上海市骨肿瘤专病数据库及类器官模型样本库，提出可临床转化的个体化综合治疗策略，并与生物医药公司开展深入医企交叉合作；成果发表于Cell Rep Med（2篇）、Cancer Res.、J Immunother Cancer等，其中1款新药已经进入I/IIa期临床研究。（2）骨肿瘤复发防控与精准可视化切除——精准切除：针对恶性骨肿瘤局部易复发的难题，开展骨肿瘤可视化切除的医工交叉研究，定义骨肿瘤精准外科边界；相关成果发表于Adv Sci.、Aggregate、Adv Healthc Mater等，其中用于术中喷涂成像的AIE纳米探针相关技术已获批国家发明专利，有望临床转化。（3）外科术式改良及假体研发——精准重建：年均完成骨肿瘤手术超600例，实现恶性骨肿瘤保肢重建术式优化、功能预后提升及新型假体研发应用，相关成果发表于J Bone Joint Surg Am.、Bone Joint J.及Clin Orthop Relat Res等，其中3项医工交叉专利实现转化，转化金额超300万元。

本文的其他作者还包括：

上海市第一人民医院博士研究生陶逸宁、研究生和欣，上海交通大学基础医学院张琪博士研究生，上海市第一人民医院硕士研究生杨熙宇为论文共同第一作者。