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2022-08
Citation
引文
肺腺癌是肺癌最常見的類型，屬非小細(xì)胞癌，發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢。近年來，基于分子靶點的精準(zhǔn)治療極大地改善了晚期非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者的生存和疾病控制。但也只有少數(shù)含有特定突變的患者能夠受益于靶向治療，如EGFR激活突變、T790突變、BRAF V600E突變、MET外顯子14跳躍突變，以及ALK、ROS1、RET和NTRK1/2/3融合。此外，驅(qū)動基因突變相同的患者對靶向治療的反應(yīng)也存在異質(zhì)性，另外驅(qū)動癌基因較為罕見的分子亞型表現(xiàn)出不同的臨床和生物學(xué)特征，進(jìn)一步復(fù)雜化了晚期NSCLC患者的臨床決策。
患者來源的類器官(PDO)作為臨床前模型來研究腫瘤生物學(xué)，不同的模型都有其自身的局限性，細(xì)胞系包含的細(xì)胞類型過于單一，喪失了腫瘤的異質(zhì)性，而人源腫瘤異種移植模型，不僅存在人鼠之間物種的差異，而且成本高昂、建模周期長和建模成功率低，也無法高通量使用等問題。PDO建模時間短，能夠很好地保留了患者腫瘤的生物學(xué)特征，在精準(zhǔn)醫(yī)療方面具有獨特的價值。本文中，小編將帶領(lǐng)大家跟隨CLINICAL CANCER RESEARCH的高分文章一起探索PDO預(yù)測患者對靶向治療的臨床反應(yīng)和確定針對新靶點的有效抗癌治療。
研究目的
目前還未有PDO與晚期肺腺癌的臨床相關(guān)性的研究，為此，研究團(tuán)隊利用晚期肺腺癌組織構(gòu)建類器官用于預(yù)測患者個體對靶向治療的臨床反應(yīng)，并確定針對新分子靶點的有效抗癌治療。
研究結(jié)論
1
肺腺癌PDO高度重現(xiàn)親代腫瘤遺傳特征
共建立了83個肺腺癌腫瘤類器官（惡性積液=77，腦轉(zhuǎn)移=3，骨轉(zhuǎn)移=1，原發(fā)灶=2），成功率為83.0%（83/100）。結(jié)果表明，肺腺癌類器官與原親本腫瘤組織學(xué)特性保持高度一致，測序結(jié)果顯示在進(jìn)行基因檢測的41例中，類器官的驅(qū)動突變情況(38/41;92.7%)與通過常規(guī)檢測(n=35)和/或靶向NGS(n=9)檢測到的相應(yīng)腫瘤基本一致。
圖A類器官及其親本腫瘤組織的HE和IHC染色圖像;圖B類器官基因組圖譜
2
晚期肺腺癌PDO具有較好的預(yù)測價值
晚期肺腺癌類器官可預(yù)測患者對TKI單藥治療的反應(yīng)，文中比較了EGFR陽性和ROS1陽性非小細(xì)胞肺癌患者對TKI單藥治療的無進(jìn)展生存期（PFS）的體外反應(yīng)（IC50），PDO對于PSF預(yù)測的準(zhǔn)確性達(dá)到75.0%。另外RECIST（The Response Evaluation Criteria In Solid Tumors）目前已成為腫瘤治療評價標(biāo)準(zhǔn)的基石，藥物測試中，在獲得部分緩解（PR）的患者中建立的大多數(shù)類器官（5/6；83.3%）中觀察到了細(xì)胞生長的退化。同時在疾病穩(wěn)定（SD）的患者中建立的大多數(shù)類器官（2/3；66.0%）中觀察到細(xì)胞生長。測試數(shù)據(jù)表明PDO的體外藥物反應(yīng)與經(jīng)系統(tǒng)治療非小細(xì)胞肺癌驅(qū)動基因陽性患者的臨床結(jié)果相關(guān)。
圖A 9例NSCLC患者臨床注釋的泳池分布圖；圖B，PDO體外反應(yīng)與匹配患者臨床反應(yīng)(PFS)的相關(guān)性；圖C，PDO細(xì)胞活力的百分比
3
3D培養(yǎng)條件下的晚期
肺腺癌PDO臨床相關(guān)性更好
2D培養(yǎng)已被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)化研究,研究比較了2D培養(yǎng)物和3D PDO的臨床相關(guān)性，結(jié)果證實培養(yǎng)條件是類器官藥物敏感性的決定因素，在3D培養(yǎng)條件下的晚期肺腺癌PDO臨床相關(guān)性更好。已有研究顯示，培養(yǎng)條件可以調(diào)節(jié)HER家族激酶的表達(dá)或激活，并影響EGFR或ERBB2驅(qū)動的癌細(xì)胞系的藥物敏感性，研究發(fā)現(xiàn)與3D培養(yǎng)條件下相比，2D培養(yǎng)條件下YUO-004的Src和STAT3磷酸化水平顯著降低，數(shù)據(jù)表明預(yù)測臨床反應(yīng)需要依賴3D培養(yǎng)下的Src激活。
A、3D/2D-PDO生成步驟;B、3D/2D-PDO各TKI IC50值比較;C、兩樣本2D/3D培養(yǎng)EGFR L747P突變圖譜；D、不同培養(yǎng)模式圖；E、吉非替尼在兩樣本三種培養(yǎng)條件下的IC50值；F/G、兩樣本免疫印跡圖；H、兩樣本3D培養(yǎng)條件單藥或多藥組合情況；I、用指定濃度的YUO-004不同藥物組合處理的免疫印跡圖
4
PDO在不同臨床情形中的預(yù)測價值
1
PDO具備測試正在進(jìn)行臨床研究的新型
治療策略的能力
對一名EGFR突變的非小細(xì)胞肺癌進(jìn)展為奧希替尼耐藥的患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)PDO可以捕捉到達(dá)拉非尼/曲美替尼聯(lián)合治療EGFR外顯子19缺失+BRAF G464A突變的臨床療效反應(yīng)，治療一周后CT掃描顯示腫瘤顯著縮小，而類器官藥物處理結(jié)果顯示，達(dá)拉非尼+曲美替尼可達(dá)到74%的類器官生長抑制，其他藥物處理后類器官出現(xiàn)增殖生長。
EGFR激活突變對第一代EGFR-TKIs有反應(yīng)，而罕見的EGFR突變對治療表現(xiàn)出不同的敏感性。為了確定針對EGFR L747P突變的有效治療方法，發(fā)現(xiàn)阿法替尼能有效抑制EGFR下游信號成分，可以對YUO-004異種移植物的生長具有51.8%的腫瘤生長抑制（TGI），并伴有顯著的EGFR磷酸化抑制，而吉非替尼和奧希替尼沒有抗癌作用(TGI分別為20.6%和27.4%)。此外還發(fā)現(xiàn)YUO-050的匹配患者對阿法替尼有反應(yīng)，獲得了9.5個月的PFS。結(jié)果表明，PDO可預(yù)測阿法替尼抗EGFR L747P突變的臨床活性，阿法替尼比第一代和第三代EGFR-TKIs更有效地抑制EGFR L747P突變。
A、患者液體/組織活檢以及類器官NGS總結(jié)；B、腫瘤CT掃描圖（患者奧希替尼耐藥和達(dá)拉非尼+曲美替尼聯(lián)合治療）；C、患者不同藥物處理下相對細(xì)胞活力測定（5天）；D、患者不同藥物處理下（15天）以及達(dá)拉非尼+曲美替尼(第0天)和(第15天)的相對細(xì)胞活力測定；E、患者免疫熒光圖（對照和達(dá)拉非尼+曲美替尼聯(lián)合用藥）；F、兩組處理Ki-67/ cleaved caspase 3陽性細(xì)胞定量條形圖
A、兩樣本分別用指定濃度的第一/二/三代EGFR-TKIs處理；B、兩樣本在指定濃度藥物處理后6小時的免疫印跡圖；C、YUO-004異種移植瘤在指定藥物濃度下的腫瘤體積變化；D、指定藥物濃度不同藥物處理YUO-004異種移植的腫瘤樣本的免疫印跡圖
2
PDO可以為新的分子靶點確定
有效的抗癌療法
ERBB2突變和RET融合是靶向治療的新靶點，在大約2%的NSCLC患者中發(fā)現(xiàn)。研究利用類器官研究ERBB2突變和RET融合的NSCLC的有效靶向治療，發(fā)現(xiàn)并強(qiáng)調(diào)了Poziotinib和Pralsetinib對ERBB2外顯子20插入和RET融合的NSCLC的臨床前療效，對于存在ERBB2外顯子20插入或RET融合的晚期肺腺癌，PDO可以識別有效的治療方法。
A、兩個含有ERBB2外顯子20插入突變的樣本用指定濃度的藥物處理5天；B、藥物處理6小時的免疫印跡圖；C、不同樣本不同ERBB2抑制劑處理的IC50值（YUO-053為正常組織類器官）；D、ERBB2突變型類器官中ERBB2抑制劑相對于正常類器官的平均IC50值的柱狀示意圖；E、兩個含有RET融合突變的樣本用指定濃度藥物處理5天；F、藥物處理2小時的免疫印跡圖；G、不同樣本不同RET融合靶向藥處理的IC50值（YUO-053為正常組織類器官）；H、RET融合突變類器官中RET融合靶向藥相對于正常類器官的平均IC50值的柱狀示意圖
研究結(jié)論
研究證實了PDOs在晚期肺腺癌中轉(zhuǎn)化相關(guān)性，PDO作為一種重要的診斷工具，可以協(xié)助臨床決策和加快治療策略的發(fā)展。
精科亮點
精科醫(yī)學(xué)作為國內(nèi)類器官技術(shù)轉(zhuǎn)化先行者，對于肺癌類器官的相關(guān)研究與臨床應(yīng)用更是走在行業(yè)前列，我們在肺癌類器官培養(yǎng)上積累了豐富的經(jīng)驗，目前已完成千余例樣本的建模與建庫，所培養(yǎng)的肺癌類器官庫樣本類型全面。其中基于穿刺活檢組織的微量建模培養(yǎng)成功率極高，同時可以實現(xiàn)穿刺標(biāo)本的“一樣兩檢”（類器官藥敏＋NGS）。精科擁有自主研發(fā)的肺癌類器官培養(yǎng)技術(shù)，能夠有效地延長樣本保護(hù)期，擴(kuò)大地域覆蓋面。此外我們還和多家醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)開展科研與臨床合作。目前我們已經(jīng)在類器官建模方法、類器官鑒定、藥物敏感性檢測方法、類器官共培養(yǎng)等多個重要技術(shù)上實現(xiàn)突破，并已建立相關(guān)的實驗室標(biāo)準(zhǔn)。
前景展望
從2009年類器官技術(shù)元年發(fā)展至今，類器官構(gòu)建技術(shù)已經(jīng)較為成熟，逐漸成為科研、臨床、生產(chǎn)等多領(lǐng)域中的熱門助手。2013年，類器官技術(shù)被Science評為年度生命科學(xué)技術(shù)。2019年，Science, Nature, Cell相繼推出類器官特刊。2021年，疾病類類器官模型被列為我國“十四五”首批重點專項。2022年7月10日，國內(nèi)首個類器官領(lǐng)域?qū)＜夜沧R正式發(fā)布，推動類器官藥敏技術(shù)更好幫助臨床精準(zhǔn)治療。近幾年，類器官技術(shù)也越來越多應(yīng)用于藥敏試驗指導(dǎo)臨床用藥并參與臨床前試驗助力新藥、新療法的開發(fā)。相信隨著類器官技術(shù)的突破與經(jīng)驗的積累，結(jié)合產(chǎn)學(xué)研醫(yī)的跨界合作，類器官技術(shù)一定會不斷地在推動下向前發(fā)展，為科研、臨床、新藥研發(fā)等領(lǐng)域做出更多貢獻(xiàn)。
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