第一部分 胃印戒细胞癌类器官的细胞与分子生物学特征及敏感化疗药物筛选背景:印戒细胞癌（Signet-ring cell carcinoma,SRCC）在胃癌中是一种特殊的病理亚型,具有显著的组织学和遗传学异质性,而且容易发生淋巴结和腹膜转移,大多数患者临床就诊时就已经处于中晚期。目前除了手术外,辅助化疗是SRCC主要治疗手段。但化疗药物种类繁多,如何选择合适的化疗方案对患者非常重要,因此临床急需可靠的肿瘤模型为患者筛选出敏感药物,从而辅助制定一套个性化治疗策略。近年来,备受关注的3D类器官培养技术逐渐从基础研究过渡到肿瘤临床应用上来,运用这种技术可以将肿瘤组织进行体外三维立体培养,得到的类器官可以长期保持原发灶的组织学和遗传学特性,弥补了传统肿瘤模型的不足。目的:本研究旨在构建包含SRCC在内的体外胃癌类器官模型,探讨SRCC与Non-SRCC类器官的异同,并验证胃癌类器官可否用作体外个性化药物筛选模型。方法:本研究收集了中国医学科学院肿瘤医院胰胃外科由2020年08月到2021年01月间入院进行肿瘤手术切除治疗,术后病理确诊为胃癌的标本共26例,并详细整理了临床信息。运用类器官培养技术将采集的组织进行体外培养,针对所有培养成功的胃癌类器官和匹配原发组织我们进行了 H＆E染色和胃癌相关肿瘤标记物表达以及全外显子测序的对比,进而验证类器官模型能否保持患者原发肿瘤的组织学和遗传学特性。然后应用免疫缺陷小鼠成瘤实验,验证SRCC和Non-SRCC类器官是否保留了成瘤性。最后,选取了临床常用的4种化疗药物:5-氟尿嘧啶,奥沙利铂,多西他赛和伊立替康进行类器官体外药敏实验。结果:本研究运用3D类器官技术成功构建了 12例胃癌类器官,包括4例SRCC类器官和8例Non-SRCC类器官。无论是SRCC还是Non-SRCC类器官,都可以在体外长期培养、冻存和复苏,而且能够保持形态结构不变。通过详细的组织学、全外显子和致瘤性分析发现,两种类器官都可以复现原发肿瘤的组织和遗传特性。药敏实验结果表明,胃类器官对常规化疗药物表现出异质性反应,SRCC类器官对多西他赛药物相对比较敏感。结论:本文的结果表明,SRCC类器官能够在体外构建成功,无论SRCC类器官和Non-SRCC类器官都能重现原发组织的复杂性和遗传异质性,而且能够长期大量培养,符合理想的临床前药物筛选模型的要求,在未来可作为个性化药物治疗胃癌的辅助工具。药物敏感性筛选实验结果提示我们,胃印戒细胞癌患者可能更多获益于多西他赛药物治疗,这为临床用药提供了一定的参考价值。第二部分肺癌循环肿瘤细胞类器官培养及分子特征分析背景:循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells,CTCs）是指从原发灶侵入血管中具有高活力和高转移潜力的肿瘤细胞。CTCs经血液传播到远端,最终形成转移灶是大多数肿瘤患者死亡的主要原因之一。然而由于其数量少和潜在的生物学差异,目前的研究大多局限于CTC计数,如要获取其分子和功能表征,CTCs的体外扩增必不可少。3D类器官培养技术是一个非常有用的工具,类器官能够模拟体内的生长环境,保持肿瘤的组织和遗传学特性。若CTC类器官能培养成功,那么CTCs相关的生物遗传学信息和肿瘤侵袭转移机制将会被慢慢发掘出来,为抗转移药物的研发奠定坚实基础。目的:通过分离富集肺静脉血来源的CTCs,构建3D类器官培养体系。通过H＆E染色,免疫组化和免疫荧光分析CTC类器官组织学特征。运用单细胞测序对比CTC类器官和肺癌组织类器官之间的差异,探讨CTCs分子分型和功能特点。方法:本研究收集了中国医学科学院肿瘤医院胸外科由2020年08月到2022年01月因肺癌行肺叶切除的患者肺静脉血106例,并详细记录了临床信息。运用密度梯度离心的方案分离富集CTCs,并进行3D类器官培养。将所得的CTC类器官做了H＆E染色和肺癌相关肿瘤标记物表达的验证,进而确定类器官模型能否适用于CTC的体外扩增。将培养所得的CTC类器官和肺癌组织来源的类器官进行单细胞测序,从分子层面分析二者的差异,探讨CTC类器官的特征。结果:本研究成功培养了 10例CTC类器官,其中肺腺癌8例,肺鳞癌1例,小细胞肺癌1例。我们用H＆E、免疫组织化学和免疫荧光等技术对CTC类器官进行表型分析,发现肺静脉血来源CTC类器官能够复现肺癌的一些基本特性。经过对单细胞数据整合、降维、聚类和注释后,我们把细胞分为6个亚群:基底细胞群、FOXN4+细胞群、分泌细胞群、肺离子细胞群、纤毛细胞群、PCDHA+细胞群。与组织来源类器官相比,基底细胞群在CTC类器官中的占比明显升高,而分泌细胞显著降低。分析基底细胞发现它跟上皮细胞的发育和分化以及细胞与细胞之间的连接等生物学功能密切相关。结论:本研究成功构建了患者肺静脉血来源CTC 3D类器官培养体系,该模型能够维持肺癌基本特征,同时也能体现CTCs异质性。CTCs中存在的基底细胞亚群可能与肺癌的转移密切相关。