本期導(dǎo)讀：
近日，南方醫(yī)院普外科嚴(yán)俊主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊Diseases of the Colon & Rectum上發(fā)表腸癌研究新成果“Accuracy of Using a Patient-Derived Tumor Organoid Culture Model to Predict the Response to Chemotherapy Regimens In Stage IV Colorectal Cancer: A Blinded Study”。
由創(chuàng)芯國(guó)際團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了結(jié)直腸癌類(lèi)器官體外模型并進(jìn)行鑒定及藥物篩選，預(yù)測(cè)臨床有效用藥方案，同時(shí)在雙盲的前提下由南方醫(yī)院的專(zhuān)家進(jìn)行用藥治療及臨床觀察，最后統(tǒng)計(jì)分析雙方的數(shù)據(jù)，以評(píng)估患者來(lái)源的腫瘤類(lèi)器官培養(yǎng)模型對(duì)化療方案的反應(yīng)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明類(lèi)器官培養(yǎng)模型有效地預(yù)測(cè)了個(gè)體患者對(duì)現(xiàn)有化療方案的反應(yīng)。
研究方案
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
①確定化療反應(yīng)的半最大抑制濃度（IC50）：取自需要新輔助化療或輔助化療的Ⅳ期結(jié)直腸癌患者，用于類(lèi)器官培養(yǎng)，根據(jù)新輔助化療結(jié)果確定藥物反應(yīng)的IC50。
②進(jìn)行一項(xiàng)盲法試驗(yàn)，以評(píng)估類(lèi)器官培養(yǎng)模型對(duì)化療方案反應(yīng)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性：類(lèi)器官藥物測(cè)試和患者的臨床隨訪由兩名獨(dú)立的觀察者進(jìn)行。兩名觀察者對(duì)研究結(jié)果均不可見(jiàn)。經(jīng)過(guò)近6個(gè)月的標(biāo)準(zhǔn)化療后，評(píng)估臨床療效。揭盲后，驗(yàn)證類(lèi)器官模型的預(yù)測(cè)精度。
入組及排除標(biāo)準(zhǔn)：
臨床隨訪及CRC患者治療反應(yīng)：
定期檢查患者的血液癌胚抗原(CEA)水平；胸部、腹部和骨盆的增強(qiáng)CT成像；肝臟的MRI檢查；必要時(shí)進(jìn)行PET檢查。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
詳見(jiàn)原文
(doi: 10.1097/DCR.0000000000001971)
統(tǒng)計(jì)分析：
采用非參數(shù)方法進(jìn)行ROC曲線分析及GEE分析來(lái)評(píng)估類(lèi)器官培養(yǎng)成功率和類(lèi)器官模型對(duì)藥物反應(yīng)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。使用Stata 14.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
研究結(jié)果
患者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和腫瘤特征：
患者人口統(tǒng)計(jì)和腫瘤特征：
初步研究（pilot study）共納入21名患者，對(duì)類(lèi)器官藥敏分析結(jié)果與臨床結(jié)局進(jìn)行受試者工作特征曲線（ROC）分析，初步確立了該技術(shù)的可行性與有效范圍，為大隊(duì)列盲法分析奠定基礎(chǔ)。
本盲法試驗(yàn)共納入71名患者和96個(gè)樣本，其中包括62個(gè)原發(fā)病灶和34個(gè)轉(zhuǎn)移病灶。96例腫瘤標(biāo)本中，57例患者中77例（80.21%）培養(yǎng)成功。
揭盲后，類(lèi)器官模型的預(yù)測(cè)精度得到了驗(yàn)證。盲法試驗(yàn)的流程圖如下圖所示。
類(lèi)器官模型開(kāi)發(fā)和藥物測(cè)試：
①類(lèi)器官培養(yǎng)和藥物檢測(cè)的中位(范圍)時(shí)間為9(7-14)天。在盲法試驗(yàn)中，類(lèi)器官培養(yǎng)成功率為80.21%(77/96)。
②STR圖譜顯示原癌組織與相應(yīng)類(lèi)器官的一致性為95.69±4.51%。原發(fā)性大腸癌與相應(yīng)轉(zhuǎn)移組織的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差一致性為99.70±0.79%。兩者都有類(lèi)器官和轉(zhuǎn)移組織與原癌組織高度匹配。
③HE染色顯示類(lèi)器官呈現(xiàn)從囊性結(jié)構(gòu)到實(shí)體結(jié)構(gòu)的形態(tài)。PAS染色和EPCAM免疫組化染色顯示類(lèi)器官保留了原發(fā)腫瘤的粘液和上皮特征，如下圖?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明類(lèi)器官培養(yǎng)物保留了原始腫瘤組織的組織學(xué)特征和標(biāo)記物表達(dá)。
④類(lèi)器官模型不僅顯示了同一腫瘤對(duì)不同方案的敏感性（下圖B-E），而且顯示了不同腫瘤（如原發(fā)性結(jié)直腸癌和肝轉(zhuǎn)移瘤）對(duì)同一方案的敏感性（下圖G-J）。
在試點(diǎn)研究中，類(lèi)器官培養(yǎng)中藥物反應(yīng)的IC50值的定義：
ROC曲線下面積(AUC)為0.884(95%CI，0.768-1.000)，表明類(lèi)器官藥物篩選的IC50與患者反應(yīng)密切相關(guān)。
PDTO模型在盲法研究中的預(yù)測(cè)精度：
在臨床隨訪(中位時(shí)間:6個(gè)月)和治療結(jié)果顯示后，類(lèi)器官藥物測(cè)試結(jié)果與相應(yīng)化療方案的治療結(jié)果進(jìn)行比較。類(lèi)器官模型預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌藥物反應(yīng)的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、PPV和NPV分別為63.33%(95%CI，46.67-80.00%)、94.12%(95%CI，85.29-100.00%)、79.69%(95%CI，70.31-89.06%、90.48%(95%CI,77.78-100.00%)和74.42%(95%CI，65.96-84.62%)。
類(lèi)器官模型顯示了對(duì)化療方案的不同反應(yīng):
在此次研究中，部分患者的類(lèi)器官藥敏結(jié)果體現(xiàn)出了瘤間異質(zhì)性，在原發(fā)灶與轉(zhuǎn)移灶中也有所體現(xiàn)。
例如FOLFOX方案對(duì)原發(fā)性腫瘤和肝II、IV段轉(zhuǎn)移灶敏感，肝Ⅶ、Ⅷ段轉(zhuǎn)移灶對(duì)FOLFOX方案不敏感。然而，所有樣本，包括原發(fā)性腫瘤和肝II段、IV段、VII段和VIII段的轉(zhuǎn)移灶，對(duì)FOLFIRI化療方案敏感。如下圖。
臨床治療結(jié)果與類(lèi)器官藥物檢測(cè)結(jié)果一致。我們對(duì)原發(fā)腫瘤組織進(jìn)行全外顯子組測(cè)序（WES），以研究類(lèi)器官藥物測(cè)試所揭示的異質(zhì)性。如下圖10，說(shuō)明原發(fā)腫瘤與轉(zhuǎn)移灶之間存在腫瘤異質(zhì)性。?
討論及分析
①本研究表明，類(lèi)器官的化療敏感性與臨床上相應(yīng)患者的化療敏感性相似。結(jié)果表明，類(lèi)器官模型預(yù)測(cè)大腸癌化療藥物反應(yīng)的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性、PPV和NPV分別為63.33%、94.12%、79.69%、90.48%和74.42%，說(shuō)明類(lèi)器官可作為指導(dǎo)大腸癌患者個(gè)體化化療方案選擇的預(yù)測(cè)模型。
②與細(xì)胞系和PDX模型相比，類(lèi)器官有許多優(yōu)點(diǎn)：它們保持了原始腫瘤的生物學(xué)特性，易于高通量藥物篩選，并且具有成本效益。
③應(yīng)采集純癌組織而不是壞死組織，手術(shù)期間組織切除與到達(dá)類(lèi)器官實(shí)驗(yàn)室之間的時(shí)間應(yīng)少于30分鐘。
④類(lèi)器官模型比WES模型更能幫助臨床醫(yī)生為個(gè)體患者選擇有效的化療方案。與確定該預(yù)測(cè)模型準(zhǔn)確性同樣重要的是觀察同一患者的不同轉(zhuǎn)移病灶對(duì)化療方案的敏感性不同；該觀察結(jié)果使該預(yù)測(cè)模型更有價(jià)值。
研究結(jié)論
類(lèi)器官培養(yǎng)模型能有效預(yù)測(cè)個(gè)體患者對(duì)現(xiàn)有化療方案的反應(yīng)，為大腸癌的個(gè)性化化療提供平臺(tái)。
關(guān)于創(chuàng)芯國(guó)際
創(chuàng)芯國(guó)際生物科技（廣州）有限公司是一家以類(lèi)器官技術(shù)為核心的創(chuàng)新型生物醫(yī)療企業(yè)。公司于2016年成立于澳門(mén)，總部位于廣州開(kāi)發(fā)區(qū)加速器。目前分別在北京、上海、廣州和意大利米蘭設(shè)立研發(fā)中心，擁有2家控股子公司，業(yè)務(wù)覆蓋全國(guó)22個(gè)省區(qū)。創(chuàng)芯國(guó)際提供科研與臨床精準(zhǔn)治療的腫瘤類(lèi)器官藥物敏感性檢測(cè)平臺(tái)、行業(yè)上中下游產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)、新藥研發(fā)-體外CRO服務(wù)，致力于個(gè)體化治療、新藥研發(fā)及再生醫(yī)學(xué)三個(gè)方向，擁有完整的類(lèi)器官全產(chǎn)業(yè)鏈，也是國(guó)際化類(lèi)器官產(chǎn)業(yè)基地。