患者來(lái)源的腫瘤類(lèi)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(gè)體化腫瘤學(xué)藥物反應的模型提供了希望。然而，PTO 模型在治療的成功率、療效、腫瘤微環(huán)境維持和患者反應預測等方面仍有待改進(jìn)。
中樞神經(jīng)系統（CNS）腫瘤包括多種病理實(shí)體，例如原發(fā)性腦腫瘤和腦轉移瘤（BrM）。其中，膠質(zhì)母細胞瘤（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(jìn)展，但其預后仍然不佳。其中一個(gè)主要的挑戰在于，臨床前模型無(wú)法準確預測患者對藥物的反應。
2025年2月11日，復旦大學(xué)附屬華山醫院毛穎、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(kāi)發(fā)了一種個(gè)性化患者腫瘤類(lèi)器官（IPTD），能夠真實(shí)地保留人類(lèi)腦腫瘤生態(tài)系統，并預測患者對治療的反應。
目前已開(kāi)發(fā)出幾種患者來(lái)源的腦腫瘤類(lèi)器官模型，主要是針對膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）。腦類(lèi)器官膠質(zhì)瘤（GLICO）方法及其他共培養方法采用患者來(lái)源的分離細胞或細胞球與腦類(lèi)器官共培養，能模擬人類(lèi)膠質(zhì)母細胞瘤的一些關(guān)鍵特征，尤其適用于研究腫瘤細胞的侵襲?；颊邅?lái)源的膠質(zhì)母細胞瘤類(lèi)器官（GBO）模型和患者來(lái)源的外植體（PDE）模型分別在無(wú)基質(zhì)膠或有基質(zhì)膠的條件下培養腫瘤組織。這些模型能更好地維持膠質(zhì)母細胞瘤的異質(zhì)性和結構，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)生腦轉移瘤，常與癌癥患者的不良預后相關(guān)。腦轉移瘤研究領(lǐng)域需要可靠的臨床前模型，這需要維持腦環(huán)境和腫瘤細胞的定植。
在這項最新研究中，研究團隊通過(guò)將新獲取的患者腫瘤組織外植體在腦類(lèi)器官中培養，生成了個(gè)性化患者腫瘤類(lèi)器官（IPTO）。研究團隊從多種中樞神經(jīng)系統（CNS）腫瘤實(shí)體中生成了腫瘤類(lèi)器官 IPTO，并證明了該模型能夠保持親本腫瘤（PT）的細胞多樣性、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 能夠預測患者對化療和靶向治療的反應，從而使其成為一種與中樞神經(jīng)系統腫瘤個(gè)性化治療完全兼容的強大工具。
具體來(lái)說(shuō)，該研究開(kāi)發(fā)一種快速、高效和復雜的培養系統——個(gè)性化患者腫瘤類(lèi)器官（IPTO），將患者來(lái)源的腫瘤外植體在誘導多能干細胞（iPSC）來(lái)源的腦類(lèi)器官中培養，從而能夠在中樞神經(jīng)系統（CNS）中培養出多種人類(lèi)腫瘤，包括成人、兒童以及轉移性腦腫瘤，其可以準確再現人類(lèi)腦腫瘤的細胞和分子病理學(xué)。組織病理學(xué)、基因組學(xué)、表觀(guān)基因組學(xué)和單細胞 RNA 測序（scRNA-seq）分析表明，IPTO 模型再現了其來(lái)源的患者腫瘤的細胞異質(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測患者對化療和靶向治療的特異性藥物反應，包括耐藥機制。
綜上所述，IPTO 模型代表了人類(lèi)癌癥臨床前建模的重大突破，為癌癥的個(gè)性化治療開(kāi)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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