澳大利亞的科研團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)利用患者來源的腫瘤類器官（PDTOs）進(jìn)行預(yù)測(cè)性藥物測(cè)試的臨床研究。該研究旨在建立利用腫瘤類器官進(jìn)行體外預(yù)測(cè)性藥物測(cè)試的統(tǒng)一框架，以便更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌患者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療方案的反應(yīng)，為其個(gè)性化治療提供更可靠的依據(jù)。相關(guān)研究結(jié)果[1]已在《Cell Reports Medicine》（影響因子IF=14.3）公開發(fā)表。這一創(chuàng)新試驗(yàn)，有望構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)治療新框架，開辟患者個(gè)體化治療新路徑。

腫瘤異質(zhì)性，是腫瘤所特有的特征。腫瘤異質(zhì)性可以表現(xiàn)在多個(gè)層面，包括腫瘤細(xì)胞的遺傳變異、表觀遺傳學(xué)改變、基因表達(dá)譜的差異以及蛋白質(zhì)表達(dá)和功能上的不同。

這種異質(zhì)性使得腫瘤對(duì)治療的響應(yīng)可能不一致，有些腫瘤細(xì)胞可能對(duì)特定治療具有抗性，而其他細(xì)胞則可能對(duì)同一治療敏感。也就是說，即便身患同一癌種，由于腫瘤異質(zhì)性及疾病進(jìn)程的差異，不同患者的具體用藥和治療方案也有所不同。

因此，理解和研究腫瘤異質(zhì)性對(duì)于開發(fā)針對(duì)個(gè)體患者的個(gè)性化治療策略至關(guān)重要。

隨著類器官技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是在體外可以更好地反映體內(nèi)腫瘤異質(zhì)性的“患者來源的腫瘤類器官”（PDTOs）模型的出現(xiàn)，為腫瘤個(gè)體化治療提供重要信息，加速了醫(yī)學(xué)界對(duì)如何高效解決腫瘤患者個(gè)體化治療需求的研究進(jìn)程。

然而，很少有前瞻性研究試圖定義PDTOs預(yù)測(cè)檢驗(yàn)的分類標(biāo)準(zhǔn)，并且基于獨(dú)立患者隊(duì)列的PDTOs預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性驗(yàn)證研究也很少。

近日，來自澳大利亞沃爾特和伊麗莎·霍爾醫(yī)學(xué)研究所（Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research, Parkville, Victoria, Australia）、墨爾本大學(xué)（University of Melbourne）以及多家科研、醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作，開展了一項(xiàng)利用患者來源的腫瘤類器官（PDTOs）進(jìn)行預(yù)測(cè)性藥物測(cè)試的臨床研究，旨在建立一種利用PDTOs進(jìn)行體外預(yù)測(cè)性藥物測(cè)試的統(tǒng)一框架，以更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療方案的反應(yīng)，為其個(gè)性化治療提供更可靠的依據(jù)。

△ 基于患者來源腫瘤類器官預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌標(biāo)準(zhǔn)治療的統(tǒng)一框架，為患者個(gè)體化治療提供新策略。

該研究表明，腫瘤類器官技術(shù)的進(jìn)步有望指導(dǎo)常規(guī)癌癥治療的使用，補(bǔ)充靶向治療的基因組檢測(cè)。對(duì)于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者而言，PDTO測(cè)試的主要應(yīng)用潛力集中在一線和二線治療選擇，這將為早期患者治療提供最大的獲益機(jī)會(huì)，幫助醫(yī)生找到更合適、更有效的治療藥物和方案。

01

腫瘤類器官藥物檢測(cè)準(zhǔn)確性達(dá)85%

試圖搭建患者標(biāo)準(zhǔn)治療的統(tǒng)一框架

結(jié)腸直腸癌（carcinoma of colon and rectum，俗稱“大腸癌”），是一種常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和病死率在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中僅次于胃癌、食管癌和原發(fā)性肝癌。

作為全球癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，盡管可以選擇的治療方式越來越多，但腫瘤異質(zhì)性反應(yīng)仍然是改善轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌（mCRC）患者結(jié)局的主要挑戰(zhàn)，預(yù)測(cè)治療效果的臨床手段相對(duì)有限。

利用患者來源的腫瘤類器官（PDTOs），從患者新鮮的腫瘤組織樣本中衍生而來，能精準(zhǔn)反映原始腫瘤的組織學(xué)和基因組特征，是一種預(yù)測(cè)治療益處的很有前途的方法，非常適合高通量藥物測(cè)試。

△ 該研究實(shí)驗(yàn)的圖形概要，表明利用PDTO藥物測(cè)試可以為轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的多種標(biāo)準(zhǔn)治療提供預(yù)測(cè)信息。

通過在澳大利亞墨爾本四家醫(yī)院提取的數(shù)據(jù)來看，從新診斷或轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者中前瞻性收集到腫瘤組織以生成腫瘤類器官成功率高達(dá)81.1%。（如圖所示）

△ 表單呈現(xiàn)出從167例CRC患者收集到了169份CRC組織樣本（原發(fā)腫瘤149份，轉(zhuǎn)移性疾病20份）簡單情況。利用低粘度基質(zhì)（LVM）懸浮培養(yǎng)方法，構(gòu)建PDTO的總體成功率達(dá)到81.1%（169 例中的 137 例）。

結(jié)果表明，對(duì)于患者的不同性別、診斷年齡、腫瘤分期、原發(fā)腫瘤部位、分級(jí)等對(duì)構(gòu)建腫瘤類器官的成功率影響不大。

△ 在低粘度基質(zhì)（LVM）培養(yǎng)條件下生長的PDTO被證實(shí)與原始腫瘤的組織學(xué)和基因組特征相似。

基于高通量成像平臺(tái)，試驗(yàn)還對(duì)82名具有可治療、隨訪數(shù)據(jù)的患者的84個(gè)PDTO模型進(jìn)行了藥物敏感性測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)藥物測(cè)試濃度范圍包括患者相關(guān)藥物濃度（Cmax）。PDTOs培養(yǎng)3天后給藥，然后連續(xù)7天觀測(cè)圖像，基于尺寸量化PDTOs活性。

結(jié)果顯示，對(duì)于所有單藥和聯(lián)合治療藥物，不同患者來源的PDTOs藥物敏感性差異很大。同一名患者兩個(gè)不同部位腫瘤來源的PDTOs，其藥敏結(jié)果顯示出很強(qiáng)的相關(guān)性。

△ 在 ACCORD-CRC 和 TRACC 登記處登記的 I-IV 期 CRC 患者的 PDTO 藥物敏感性。

PDTO的藥物反應(yīng)預(yù)測(cè)與患者的臨床結(jié)果高度相關(guān)，24個(gè)治療中有24個(gè)一致。在11個(gè)匹配的PDTO預(yù)測(cè)敏感性的治療中，10個(gè)與臨床受益相關(guān)，1個(gè)不相關(guān)；在18個(gè)PDTO預(yù)測(cè)耐藥性的治療中，14個(gè)沒有臨床受益，4個(gè)有臨床受益。

因此，分類的準(zhǔn)確性為82.8％（95％置信區(qū)間[CI] = 64.2％-94.2％），敏感性（真陽性率）為71.4％，特異性（真陰性率）為93.3％（p<0.0005，用于準(zhǔn)確性（acc）>非信息率（NIR）的二項(xiàng)式檢驗(yàn)）。PDTO采集到治療的中位數(shù)時(shí)間為9周（范圍為2-53周），該時(shí)間窗口與測(cè)定準(zhǔn)確性之間沒有關(guān)聯(lián)。

根據(jù)PDTO藥敏測(cè)試結(jié)果，結(jié)合AGITG FORECAST-1隊(duì)列和接受姑息治療的社區(qū)患者（27名患者，39個(gè)可評(píng)估治療），PDTO測(cè)試達(dá)到了84.6%的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，66.7%的敏感性，95.8%的特異性，82.1%的陰性預(yù)測(cè)值（NPV）以及90.9%的陽性預(yù)測(cè)值（PPV）。

與“抵抗性”PDTO預(yù)測(cè)相關(guān)的治療導(dǎo)致患者的無進(jìn)展生存期（PFS）明顯較差，相比之下，“敏感性”PDTO預(yù)測(cè)的患者的PFS表現(xiàn)更好。

△ AGITG FORECAST-1 研究確定基于 PDTO 的療效預(yù)測(cè)在三線或后期 mCRC 治療環(huán)境中的可行性。

試驗(yàn)通過對(duì)結(jié)直腸癌患者進(jìn)行腫瘤類器官體外模型的一線治療和二線治療的腫瘤藥物測(cè)試，較為全面地預(yù)測(cè)了mCRC患者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療方案反應(yīng)的準(zhǔn)確性和可行性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，利用PDTO進(jìn)行前瞻性藥物試驗(yàn)測(cè)試，有望為結(jié)直腸癌患者構(gòu)建全新的標(biāo)準(zhǔn)治療方案提供新思路和新框架，以期早日實(shí)現(xiàn)mCRC患者的個(gè)體化治療。

02

7周范圍內(nèi)可生成檢測(cè)結(jié)果

縮短從活檢到藥篩結(jié)果用時(shí)

此外，研究團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，通過活檢取樣部位檢查培養(yǎng)成功率，發(fā)現(xiàn)CRC肝轉(zhuǎn)移是最佳位置，成功率為 75.0%（12例/16例），而其他部位轉(zhuǎn)移的成功率為 50.0%（7例/14例）。

AGITG FORECAST-1中強(qiáng)調(diào)的綜合PDTO檢測(cè)設(shè)置的一個(gè)局限性是從組織活檢到藥物篩選結(jié)果所需的時(shí)間。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)獨(dú)立的 AGITG FORECAST-1隊(duì)列和接受姑息治療的社區(qū)患者（27名患者，39名可評(píng)估治療）進(jìn)行了反應(yīng)預(yù)測(cè)。

根據(jù)在 AGITG FORECAST-1活檢樣本中觀察到的PDTO建立率和生長軌跡，這將使 68.8%（16名中的11名）CRC肝轉(zhuǎn)移患者能夠在7周的時(shí)間范圍內(nèi)生成檢測(cè)結(jié)果，但只有 28.6%（14名中的4名）患者從其他部位轉(zhuǎn)移。

△ 成功檢測(cè)的AGITG FORECAST-1活檢樣本中PDTO的生長曲線。水平虛線表示測(cè)試PDTO以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理治療所需的細(xì)胞數(shù)量，以減少檢測(cè)窗口大小。垂直虛線表示PDTO檢測(cè)開始時(shí)間，報(bào)告時(shí)間為7周。

PDTO測(cè)試的微型化，以縮短從組織活檢到藥物篩選結(jié)果的時(shí)間，為具有CRC肝轉(zhuǎn)移的大部分患者實(shí)現(xiàn)了7周的周轉(zhuǎn)時(shí)間，有望為患者個(gè)性化治療“加碼”，提升用藥指導(dǎo)精準(zhǔn)度、個(gè)性化、時(shí)效性。

總體而言，這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果表明，PDTO測(cè)試對(duì)指導(dǎo)常規(guī)癌癥治療的使用和為mCRC患者選擇治療提供預(yù)測(cè)性信息具有潛力，并且在標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理和靶向療法的基因組測(cè)試方面具有補(bǔ)充作用。

03

腫瘤類器官預(yù)測(cè)性藥物測(cè)試

帶來患者個(gè)性化治療新希望

患者來源的腫瘤類器官是一種前沿醫(yī)療技術(shù)，它利用患者自身的腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)出與原腫瘤相似的生物學(xué)特性的細(xì)胞模型。這個(gè)創(chuàng)新的“試藥替身”在抗癌藥物研發(fā)和治療中具有極高價(jià)值，特別是在高通量測(cè)試（High-throughput screening，HTS）中，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量藥物候選分子進(jìn)行快速、高效的篩選和評(píng)估。

由于每個(gè)患者的腫瘤都有其獨(dú)特的基因和分子特征，使用患者來源的類器官進(jìn)行藥物測(cè)試，可以針對(duì)性地評(píng)估藥物對(duì)該患者群體的療效和安全性，提高藥物研發(fā)的成功率。

通過對(duì)腫瘤類器官進(jìn)行藥物篩選，可以預(yù)測(cè)病人對(duì)不同化療藥物、靶向藥物或免疫治療藥物的反應(yīng)。這種預(yù)先的藥物反應(yīng)測(cè)試有助于避免那些可能無效或有害的治療，并為個(gè)體化治療方案的制定提供依據(jù)。

△ 隨著對(duì)多能干細(xì)胞的深入研究，各種各樣的類器官應(yīng)運(yùn)而生。其中，從患者腫瘤組織衍生的腫瘤類器官，更是為腫瘤個(gè)體化治療開辟了新思路。

利用腫瘤類器官進(jìn)行高通量藥物篩選和藥物測(cè)試，還可以為患者提供更精準(zhǔn)、更有效的治療方案，對(duì)改善腫瘤患者的治療效果具有重要意義。醫(yī)生可以為病人制定更加個(gè)性化的治療方案，選擇最有可能成功的治療策略。

總之，腫瘤類器官的發(fā)展和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為個(gè)體化醫(yī)療提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，有望在抗腫瘤藥物篩選、藥物毒性測(cè)試、腫瘤類器官生物庫等方面展現(xiàn)出更大潛力，為腫瘤疾病機(jī)制研究、患者個(gè)性化治療、助力新藥研發(fā)等基礎(chǔ)研究和臨床診療產(chǎn)生更多積極影響。

Write in the last

寫在最后

個(gè)性化抗癌藥物離不開人們對(duì)疾病機(jī)制、致病靶點(diǎn)等的了解，而藥物療效則離不開準(zhǔn)確的藥物敏感性測(cè)試。癌癥治療是極其復(fù)雜的，腫瘤類器官的培養(yǎng)還有一定的提升空間。但隨著腫瘤類器官得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸展示，在探索腫瘤治療更多未知領(lǐng)域的同時(shí)，科學(xué)家們將不斷開發(fā)更多可行性、準(zhǔn)確性、有效性的治療策略，為廣大腫瘤患者帶去治愈希望。

參考文獻(xiàn)：

[1] Tao Tan, Dmitri Mouradov, Margaret Lee, et al. Unified framework for patient-derived, tumor-organoid-based predictive testing of standard-of care therapies in metastatic colorectal cancer [J]. Cell Reports Medicine, 2023, 4(12): 101335.https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2023.101335