在乳腺癌治疗领域,“保命”与“保乳”长期是一道残酷的单选题:手术切除不彻底,残余的微小肿瘤灶可能卷土重来。切除过多,乳房的形态与泌乳功能又将永久受损。近日,浙江大学顾臻教授、俞计成教授团队联合苏州大学王慎强教授、山东大学胡慧丽教授团队在《Nature Biomedical Engineering》发表重磅研究,用一种“仿生泌乳”的工程化乳腺类器官,首次在同一平台上实现了术后抗复发治疗与功能性乳腺再生,为这道难题给出了两全答案。
传统乳腺癌术后方案各有“阿喀琉斯之踵”:全身化疗“杀敌一千、自损八百”,对局部残留癌细胞针对性不强。硅胶假体、生物支架等填充材料易引发排异与炎症,降解速度难以与组织生长同步,更无法恢复“泌乳”这一核心生理功能。脂肪移植则吸收率高、效果不稳定。这些手段都无法从根本上解决“治疗”与“再生”之间的矛盾。
为破解这一矛盾,研究团队把目光投向了类器官——这类体外三维培养的“迷你器官”拥有外层肌上皮细胞和内层管腔细胞的双层结构,具备天然的分泌与收缩能力。团队分两步完成“改造”:
第一步
诱导乳腺类器官进入类似孕晚期的“泌乳”状态,让细胞内自发合成并储存大量脂滴——这些本是合成乳汁脂肪的原料。
第二步
合成由阿霉素(DOX)和全反式维甲酸(ATRA)经酸敏化学键连接的前药ATRA-DOX,凭借出色的亲脂性“躲进”脂滴,载药效率高达85.3%。
当载药类器官被植入手术切除肿瘤后的组织空腔,一场精密的“一石二鸟”程序随即启动。在肌上皮细胞的节律性收缩下,类器官像正常乳腺泌乳一样,将满载前药的“脂滴胶囊”持续释放到周围组织,这些脂滴被残余癌细胞摄取后,在酸性肿瘤微环境中酸敏键迅速断裂,释放出阿霉素精准杀伤肿瘤,ATRA则削弱肿瘤“干性”、克服耐药(对耐药细胞株的IC50降低5.3倍)。与此同时,完成“送药”使命的类器官并未就此退场——它们作为“种子”与宿主乳腺脂肪垫自发整合,逐渐分化延伸,形成新的乳腺导管分支结构。
实验结果令人振奋:在小鼠乳腺癌术后复发模型中,工程化类器官使肿瘤消退率高达96%,复发率降至25%,75%的小鼠生存期超过100天,机制研究显示,该系统还能诱导肿瘤免疫原性死亡、促进树突状细胞成熟、增加CD8⁺杀伤性T细胞浸润、减少Treg并促使巨噬细胞向M1型极化,成功将“冷”肿瘤微环境逆转为“热”。更可贵的是,接受治疗的雌鼠在愈后成功怀孕分娩,再生乳腺恢复了正常泌乳功能——重建的不仅是外观,更是完整、有功能的生理单元。
研究团队进一步利用人诱导多能干细胞(hiPSC)培育出“人源化乳腺类器官”,在人源化乳腺癌异种移植模型中同样展现出强大的抑制复发与促进组织再生的能力,且不影响体重、生物相容性良好,为未来“患者自体细胞构建个性化类器官”的临床转化铺平了道路。
项研究的突破意义重大:它提供了全新的“治疗即再生”范式——植入的不是被动填充的异物,而是一座能与身体和谐共处的“活体药物工厂”,完成使命后,它本身就转化为身体的一部分。《Nature Biomedical Engineering》同期发表评论,称其为“自调控的活体药物库”。随着技术的进一步优化,这种策略有望拓展至胰腺癌等其他实体瘤及唾液腺、泪腺等外分泌腺的术后修复,让更多患者“战胜癌症,亦能保留完整与尊严”。
这项研究的成功,离不开小动物活体成像技术的重要支持。它在实验中主要发挥三大核心作用:术后残余肿瘤灶藏于创腔深处、体积微小,游标卡尺等传统手段在肿瘤可触及之前往往“看不见、量不准”。通过荧光素酶标记肿瘤细胞,利用生物发光成像(BLI)可对同一批小鼠进行连续、无创的纵向监测,在复发灶形成的最早期即可捕获信号,量化不同治疗组的抑瘤效果——96%消退率、25%复发率这些关键疗效数据,正是建立在活体成像提供的全程动态追踪之上。
从细胞到组织、从单一时间点到全程动态,活体成像让“看不见的疗效”变成了“看得见的数据”,也为这类“活体药物库”策略走向临床提供了不可替代的评价手段。
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参考文献
Wang, S., Yang, Y., et al. Mammary organoid-based depot for post-surgical chemotherapy and gland regeneration. Nature Biomedical Engineering (2026). https://doi.org/10.1038/s41551-