本期导读：
近日，南方医院普外科严俊主任医师团队在学术期刊Diseases of the Colon & Rectum上发表肠癌研究新成果“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”。
由创芯国际团队构建了结直肠癌类器官体外模型并进行鉴定及药物筛选，预测临床有效用药方案，同时在双盲的前提下由南方医院的专家进行用药治疗及临床观察，最后统计分析双方的数据，以评估患者来源的肿瘤类器官培养模型对化疗方案的反应的预测准确性。实验结果表明类器官培养模型有效地预测了个体患者对现有化疗方案的反应。
研究方案
实验设计：
①确定化疗反应的半最大抑制浓度（IC50）：取自需要新辅助化疗或辅助化疗的Ⅳ期结直肠癌患者，用于类器官培养，根据新辅助化疗结果确定药物反应的IC50。
②进行一项盲法试验，以评估类器官培养模型对化疗方案反应的预测准确性：类器官药物测试和患者的临床随访由两名独立的观察者进行。两名观察者对研究结果均不可见。经过近6个月的标准化疗后，评估临床疗效。揭盲后，验证类器官模型的预测精度。
入组及排除标准：
临床随访及CRC患者治疗反应：
定期检查患者的血液癌胚抗原(CEA)水平；胸部、腹部和骨盆的增强CT成像；肝脏的MRI检查；必要时进行PET检查。
实验设计：
详见原文
(doi: 10.1097/DCR.0000000000001971)
统计分析：
采用非参数方法进行ROC曲线分析及GEE分析来评估类器官培养成功率和类器官模型对药物反应的预测准确性。使用Stata 14.0进行统计分析。
研究结果
患者人口统计学和肿瘤特征：
患者人口统计和肿瘤特征：
初步研究（pilot study）共纳入21名患者，对类器官药敏分析结果与临床结局进行受试者工作特征曲线（ROC）分析，初步确立了该技术的可行性与有效范围，为大队列盲法分析奠定基础。
本盲法试验共纳入71名患者和96个样本，其中包括62个原发病灶和34个转移病灶。96例肿瘤标本中，57例患者中77例（80.21%）培养成功。
揭盲后，类器官模型的预测精度得到了验证。盲法试验的流程图如下图所示。
类器官模型开发和药物测试：
①类器官培养和药物检测的中位(范围)时间为9(7-14)天。在盲法试验中，类器官培养成功率为80.21%(77/96)。
②STR图谱显示原癌组织与相应类器官的一致性为95.69±4.51%。原发性大肠癌与相应转移组织的平均值±标准差一致性为99.70±0.79%。两者都有类器官和转移组织与原癌组织高度匹配。
③HE染色显示类器官呈现从囊性结构到实体结构的形态。PAS染色和EPCAM免疫组化染色显示类器官保留了原发肿瘤的粘液和上皮特征，如下图。总的来说，这些结果表明类器官培养物保留了原始肿瘤组织的组织学特征和标记物表达。
④类器官模型不仅显示了同一肿瘤对不同方案的敏感性（下图B-E），而且显示了不同肿瘤（如原发性结直肠癌和肝转移瘤）对同一方案的敏感性（下图G-J）。
在试点研究中，类器官培养中药物反应的IC50值的定义：
ROC曲线下面积(AUC)为0.884(95%CI，0.768-1.000)，表明类器官药物筛选的IC50与患者反应密切相关。
PDTO模型在盲法研究中的预测精度：
在临床随访(中位时间:6个月)和治疗结果显示后，类器官药物测试结果与相应化疗方案的治疗结果进行比较。类器官模型预测结直肠癌药物反应的敏感性、特异性、准确性、PPV和NPV分别为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%)。
类器官模型显示了对化疗方案的不同反应:
在此次研究中，部分患者的类器官药敏结果体现出了瘤间异质性，在原发灶与转移灶中也有所体现。
例如FOLFOX方案对原发性肿瘤和肝II、IV段转移灶敏感，肝Ⅶ、Ⅷ段转移灶对FOLFOX方案不敏感。然而，所有样本，包括原发性肿瘤和肝II段、IV段、VII段和VIII段的转移灶，对FOLFIRI化疗方案敏感。如下图。
临床治疗结果与类器官药物检测结果一致。我们对原发肿瘤组织进行全外显子组测序（WES），以研究类器官药物测试所揭示的异质性。如下图10，说明原发肿瘤与转移灶之间存在肿瘤异质性。
讨论及分析
①本研究表明，类器官的化疗敏感性与临床上相应患者的化疗敏感性相似。结果表明，类器官模型预测大肠癌化疗药物反应的敏感性、特异性、准确性、PPV和NPV分别为63.33%、94.12%、79.69%、90.48%和74.42%，说明类器官可作为指导大肠癌患者个体化化疗方案选择的预测模型。
②与细胞系和PDX模型相比，类器官有许多优点：它们保持了原始肿瘤的生物学特性，易于高通量药物筛选，并且具有成本效益。
③应采集纯癌组织而不是坏死组织，手术期间组织切除与到达类器官实验室之间的时间应少于30分钟。
④类器官模型比WES模型更能帮助临床医生为个体患者选择有效的化疗方案。与确定该预测模型准确性同样重要的是观察同一患者的不同转移病灶对化疗方案的敏感性不同；该观察结果使该预测模型更有价值。
研究结论
类器官培养模型能有效预测个体患者对现有化疗方案的反应，为大肠癌的个性化化疗提供平台。
关于创芯国际
创芯国际生物科技（广州）有限公司是一家以类器官技术为核心的创新型生物医疗企业。公司于2016年成立于澳门，总部位于广州开发区加速器。目前分别在北京、上海、广州和意大利米兰设立研发中心，拥有2家控股子公司，业务覆盖全国22个省区。创芯国际提供科研与临床精准治疗的肿瘤类器官药物敏感性检测平台、行业上中下游产品的转化与生产、新药研发-体外CRO服务，致力于个体化治疗、新药研发及再生医学三个方向，拥有完整的类器官全产业链，也是国际化类器官产业基地。