德国波恩大学附属医院研究人员近日开发出一种名为Core2Edge的新型实验模型，将患者来源的胶质母细胞瘤类器官与人脑组织切片共培养，实现了对肿瘤细胞从核心区向浸润边缘全程的三维高分辨率追踪，并在人类组织中重现了肿瘤内异质性。相关成果已发表于《自然·实验手册》。
胶质母细胞瘤是人类最具侵袭性的恶性脑肿瘤之一，即便经过手术、放疗和化疗的综合治疗，目前仍无法治愈。这一困境的主要原因在于肿瘤细胞会远距离迁移至肉眼可见肿瘤边界以外的健康脑组织，这些浸润细胞无法被完全清除，往往在术后数月内引发肿瘤复发。
Core2Edge模型通过将从新鲜切除患者肿瘤组织培育的迷你肿瘤组织——胶质母细胞瘤类器官——植入有机型人脑切片培养物并共培养，构建出全人源组织实验平台。用于制备切片的脑组织来源于神经外科手术中为抵达深部目标区域而常规切除的脑组织，这些组织原本将被丢弃。
在这一模型中，肿瘤细胞从类器官核心向切片内健康脑组织的扩散过程可被实时追踪，从而模拟手术后残留于脑内、远离实体瘤团块的浸润细胞的真实状态。
为实现高分辨率可视化，研究团队采用了光片荧光显微镜技术。固定后的组织首先经过均匀膨胀处理，以提高光线穿透性并增强微细结构的可见度，随后逐层扫描生成整个肿瘤浸润脑体积的三维图像，分辨率达到单细胞水平。论文第一作者Ahmad Melhem表示，这一方法不仅能够在三维空间定量分析肿瘤细胞的扩散，还能追踪单个浸润细胞的形态特征，为肿瘤侵袭最早期步骤及浸润区细胞空间组织的研究提供了前所未有的细节视角。
研究团队还在该模型中应用了空间转录组学技术，能够揭示单个肿瘤细胞中哪些基因处于活跃状态，以及这些细胞在组织中的确切位置。胶质母细胞瘤的一个关键特征是瘤内异质性——即便在同一肿瘤内，不同细胞群体的基因活性状态也存在显著差异，这被认为是疗法耐受性的核心驱动因素：部分细胞群体能够更有效地在放化疗后存活，并最终引发肿瘤再生长。研究结果显示，Core2Edge模型能够重现这种瘤内异质性，进一步证实该模型与患者实际情况高度吻合。
波恩大学附属医院神经外科副主任、脑肿瘤转化研究组负责人Matthias Schneider博士表示："要理解胶质母细胞瘤为何反复复发，我们需要仔细研究手术后隐匿于脑内的肿瘤细胞。Core2Edge让我们能够在完全基于人类组织的模型中研究这些浸润性肿瘤细胞。"
此外，Core2Edge模型还可减少对动物实验的依赖。Schneider指出，由于胶质母细胞瘤生物学的核心特征——尤其是浸润行为和瘤内异质性——可直接在人类组织中研究，这一模型为动物模型提供了具有科学和伦理价值的替代方案。研究团队表示，Core2Edge为未来探究浸润区活跃细胞程序、发现可延缓或预防肿瘤复发的治疗靶点奠定了基础。
参考文献：Ahmad Melhem et al, Core2Edge: a human glioblastoma organoid–brain slice model capturing infiltration and transcriptional heterogeneity from core to single-cell dispersion, Nature Protocols (2026). DOI: 10.1038/s41596-026-01412-3
编辑：王洪
排版：李丽
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