患者來源的腫瘤類器官（PTO）是臨床前癌癥研究的新興工具。PTO 與患者腫瘤之間的相似性為將 PTO 作為評估功能性個體化腫瘤學(xué)藥物反應(yīng)的模型提供了希望。然而，PTO 模型在治療的成功率、療效、腫瘤微環(huán)境維持和患者反應(yīng)預(yù)測等方面仍有待改進。
中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）腫瘤包括多種病理實體，例如原發(fā)性腦腫瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤（BrM）。其中，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是最 具侵襲性的原發(fā)性腦腫瘤之一，盡管在 GBM 基因組分析方面取得了迅速進展，但其預(yù)后仍然不佳。其中一個主要的挑戰(zhàn)在于，臨床前模型無法準(zhǔn)確預(yù)測患者對藥物的反應(yīng)。
2025年2月11日，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院毛穎、上?？萍即髮W(xué)劉海坤、吳永和等人在 Cell Stem Cell 期刊發(fā)表了題為：Individualized patient tumor organoids faithfully preserve human brain tumor ecosystems and predict patient response to therapy 的研究論文。
該研究開發(fā)了一種個性化患者腫瘤類器官（IPTD），能夠真實地保留人類腦腫瘤生態(tài)系統(tǒng)，并預(yù)測患者對治療的反應(yīng)。
目前已開發(fā)出幾種患者來源的腦腫瘤類器官模型，主要是針對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）。腦類器官膠質(zhì)瘤（GLICO）方法及其他共培養(yǎng)方法采用患者來源的分離細(xì)胞或細(xì)胞球與腦類器官共培養(yǎng)，能模擬人類膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的一些關(guān)鍵特征，尤其適用于研究腫瘤細(xì)胞的侵襲?；颊邅碓吹哪z質(zhì)母細(xì)胞瘤類器官（GBO）模型和患者來源的外植體（PDE）模型分別在無基質(zhì)膠或有基質(zhì)膠的條件下培養(yǎng)腫瘤組織。這些模型能更好地維持膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的異質(zhì)性和結(jié)構(gòu)，因為它們避免了腫瘤的解離。然而，目前的方法顯示出對腫瘤基質(zhì)細(xì)胞的維持效果不佳以及空間異質(zhì)性，對于低級別膠質(zhì)瘤（LGG）和異檸檬酸脫氫酶突變型（IDH-mut）膠質(zhì)瘤的成功率較低。
除原發(fā)性腦腫瘤外，腦轉(zhuǎn)移瘤（BrM）是一種在腦部定植的全身性腫瘤，約 20% 的癌癥患者發(fā)生腦轉(zhuǎn)移瘤，常與癌癥患者的不良預(yù)后相關(guān)。腦轉(zhuǎn)移瘤研究領(lǐng)域需要可靠的臨床前模型，這需要維持腦環(huán)境和腫瘤細(xì)胞的定植。
在這項最新研究中，研究團隊通過將新獲取的患者腫瘤組織外植體在腦類器官中培養(yǎng)，生成了個性化患者腫瘤類器官（IPTO）。研究團隊從多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）腫瘤實體中生成了腫瘤類器官 IPTO，并證明了該模型能夠保持親本腫瘤（PT）的細(xì)胞多樣性、腫瘤微環(huán)境和分子病理學(xué)。最重要的是，該研究還證明了 IPTO 能夠預(yù)測患者對化療和靶向治療的反應(yīng)，從而使其成為一種與中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤個性化治療完全兼容的強大工具。
具體來說，該研究開發(fā)一種快速、高效和復(fù)雜的培養(yǎng)系統(tǒng)——個性化患者腫瘤類器官（IPTO），將患者來源的腫瘤外植體在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）來源的腦類器官中培養(yǎng)，從而能夠在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中培養(yǎng)出多種人類腫瘤，包括成人、兒童以及轉(zhuǎn)移性腦腫瘤，其可以準(zhǔn)確再現(xiàn)人類腦腫瘤的細(xì)胞和分子病理學(xué)。組織病理學(xué)、基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)和單細(xì)胞 RNA 測序（scRNA-seq）分析表明，IPTO 模型再現(xiàn)了其來源的患者腫瘤的細(xì)胞異質(zhì)性和分子特征。
至關(guān)重要的是，該研究證明了 IPTO 模型可在前瞻性患者隊列中預(yù)測患者對化療和靶向治療的特異性藥物反應(yīng)，包括耐藥機制。
綜上所述，IPTO 模型代表了人類癌癥臨床前建模的重大突破，為癌癥的個性化治療開辟了一條新道路。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00002-5
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