本期導讀：
近日，南方醫院普外科嚴俊主任醫師團隊在學(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 )芯國際團隊構建了結直腸癌類(lèi)器官體外模型并進(jìn)行鑒定及藥物篩選，預測臨床有效用藥方案，同時(shí)在雙盲的前提下由南方醫院的專(zhuān)家進(jìn)行用藥治療及臨床觀(guān)察，最后統計分析雙方的數據，以評估患者來(lái)源的腫瘤類(lèi)器官培養模型對化療方案的反應的預測準確性。實(shí)驗結果表明類(lèi)器官培養模型有效地預測了個(gè)體患者對現有化療方案的反應。
研究方案
實(shí)驗設計：
①確定化療反應的半最大抑制濃度（IC50）：取自需要新輔助化療或輔助化療的Ⅳ期結直腸癌患者，用于類(lèi)器官培養，根據新輔助化療結果確定藥物反應的IC50。
②進(jìn)行一項盲法試驗，以評估類(lèi)器官培養模型對化療方案反應的預測準確性：類(lèi)器官藥物測試和患者的臨床隨訪(fǎng)由兩名獨立的觀(guān)察者進(jìn)行。兩名觀(guān)察者對研究結果均不可見(jiàn)。經(jīng)過(guò)近6個(gè)月的標準化療后，評估臨床療效。揭盲后，驗證類(lèi)器官模型的預測精度。
入組及排除標準：
臨床隨訪(fǎng)及CRC患者治療反應：
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CT成像；肝臟的MRI檢查；必要時(shí)進(jìn)行PET檢查。
實(shí)驗設計：
詳見(jiàn)原文
(doi: 10.1097/DCR.0000000000001971)
統計分析：
采用非參數方法進(jìn)行ROC曲線(xiàn)分析及GEE分析來(lái)評估類(lèi)器官培養成功率和類(lèi)器官模型對藥物反應的預測準確性。使用Stata 14.0進(jìn)行統計分析。
研究結果
患者人口統計學(xué)和腫瘤特征：
患者人口統計和腫瘤特征：
初步研究（pilot study）共納入21名患者，對類(lèi)器官藥敏分析結果與臨床結局進(jìn)行受試者工作特征曲線(xiàn)（ROC）分析，初步確立了該技術(shù)的可行性與有效范圍，為大隊列盲法分析奠定基礎。
本盲法試驗共納入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)轉移病灶。96例腫瘤標本中，57例患者中77例（80.21%）培養成功。
揭盲后，類(lèi)器官模型的預測精度得到了驗證。盲法試驗的流程圖如下圖所示。
類(lèi)器官模型開(kāi)發(fā)和藥物測試：
①類(lèi)器官培養和藥物檢測的中位(范圍)時(shí)間為9(7-14)天。在盲法試驗中，類(lèi)器官培養成功率為80.21%(77/96)。
②STR圖譜顯示原癌組織與相應類(lèi)器官的一致性為95.69±4.51%。原發(fā)性大腸癌與相應轉移組織的平均值±標準差一致性為99.70±0.79%。兩者都有類(lèi)器官和轉移組織與原癌組織高度匹配。
③HE染色顯示類(lèi)器官呈現從囊性結構到實(shí)體結構的形態(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)，這些結果表明類(lèi)器官培養物保留了原始腫瘤組織的組織學(xué)特征和標記物表達。
④類(lèi)器官模型不僅顯示了同一腫瘤對不同方案的敏感性（下圖B-E），而且顯示了不同腫瘤（如原發(fā)性結直腸癌和肝轉移瘤）對同一方案的敏感性（下圖G-J）。
在試點(diǎn)研究中，類(lèi)器官培養中藥物反應的IC50值的定義：
ROC曲線(xiàn)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與患者反應密切相關(guān)。
PDTO模型在盲法研究中的預測精度：
在臨床隨訪(fǎng)(中位時(shí)間:6個(gè)月)和治療結果顯示后，類(lèi)器官藥物測試結果與相應化療方案的治療結果進(jìn)行比較。類(lèi)器官模型預測結直腸癌藥物反應的敏感性、特異性、準確性、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)器官模型顯示了對化療方案的不同反應:
在此次研究中，部分患者的類(lèi)器官藥敏結果體現出了瘤間異質(zhì)性，在原發(fā)灶與轉移灶中也有所體現。
例如FOLFOX方案對原發(fā)性腫瘤和肝II、IV段轉移灶敏感，肝Ⅶ、Ⅷ段轉移灶對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段的轉移灶，對FOLFIRI化療方案敏感。如下圖。
臨床治療結果與類(lèi)器官藥物檢測結果一致。我們對原發(fā)腫瘤組織進(jìn)行全外顯子組測序（WES），以研究類(lèi)器官藥物測試所揭示的異質(zhì)性。如下圖10，說(shuō)明原發(fā)腫瘤與轉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患者的化療敏感性相似。結果表明，類(lèi)器官模型預測大腸癌化療藥物反應的敏感性、特異性、準確性、PPV和NPV分別為63.33%、94.12%、79.69%、90.48%和74.42%，說(shuō)明類(lèi)器官可作為指導大腸癌患者個(gè)體化化療方案選擇的預測模型。
②與細胞系和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類(lèi)器官實(shí)驗室之間的時(shí)間應少于30分鐘。
④類(lèi)器官模型比WES模型更能幫助臨床醫生為個(gè)體患者選擇有效的化療方案。與確定該預測模型準確性同樣重要的是觀(guān)察同一患者的不同轉移病灶對化療方案的敏感性不同；該觀(guān)察結果使該預測模型更有價(jià)值。
研究結論
類(lèi)器官培養模型能有效預測個(gè)體患者對現有化療方案的反應，為大腸癌的個(gè)性化化療提供平臺。
關(guān)于創(chuàng )芯國際
創(chuàng )芯國際生物科技（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)區加速器。目前分別在北京、上海、廣州和意大利米蘭設立研發(fā)中心，擁有2家控股子公司，業(yè)務(wù)覆蓋全國22個(gè)省區。創(chuàng )芯國際提供科研與臨床精準治療的腫瘤類(lèi)器官藥物敏感性檢測平臺、行業(yè)上中下游產(chǎn)品的轉化與生產(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，也是國際化類(lèi)器官產(chǎn)業(yè)基地。