協(xié)和肝臟外科等發(fā)現(xiàn)3D打印腫瘤模型可預(yù)測(cè)患者化療效果

近日，北京協(xié)和醫(yī)院肝臟外科、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所與南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院普通外科在Advanced Science（中科院一區(qū)，IF:15.1）雜志上以論著形式發(fā)表了3D模型預(yù)測(cè)化療效果的研究進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)以患者原發(fā)腫瘤細(xì)胞構(gòu)建結(jié)直腸癌和結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的3D打印腫瘤模型。3D打印腫瘤模型對(duì)不同化療藥的敏感性存在高度異質(zhì)性，與化療患者的臨床療效相關(guān)，表明該模型可助力腫瘤精治療和臨床藥物研發(fā)。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金及中央高水平醫(yī)院臨床科研專項(xiàng)的支持。

結(jié)直腸癌是全球發(fā)病率第三位、死亡率第二位的惡性腫瘤。結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌常見的轉(zhuǎn)移形式，也是患者死亡的主要原因，目前主要治療手段是手術(shù)切除和全身化療。但由于結(jié)直腸及轉(zhuǎn)移腫瘤的高度異質(zhì)性，相當(dāng)一部分的結(jié)直腸癌患者未能從化療中獲益。

研究團(tuán)隊(duì)首先納入了40例結(jié)直腸癌患者和31例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者，利用3D生物打印技術(shù)成功構(gòu)建了37例結(jié)直腸癌3D打印模型和29例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移3D打印模型，建模成功率達(dá)93%。3D打印模型通過細(xì)胞-細(xì)胞與細(xì)胞-生物墨水的相互作用來模擬復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境，建模時(shí)間只需2小時(shí)左右。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)模型及相應(yīng)的親本腫瘤組織進(jìn)行組織學(xué)染色和全外顯子組學(xué)分析，證明模型高度保留了親本腫瘤的組織病理學(xué)和基因突變譜特征。

研究團(tuán)隊(duì)又對(duì)37例結(jié)直腸癌和24例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的3D打印模型進(jìn)行3種臨床化療藥物（5-氟尿嘧啶、伊立替康、奧沙利鉑）敏感性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)來自不同個(gè)體模型的化療效果存在高度異質(zhì)性反應(yīng)，與目前在臨床上觀察到化療效果不佳的現(xiàn)狀相符合。

研究團(tuán)隊(duì)將20例接受術(shù)前新輔助化療的結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的實(shí)際臨床反應(yīng)與3D打印模型的藥物敏感性測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩者高度相關(guān)。結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移3D打印模型可以從疾病控制（相對(duì)敏感）和疾病進(jìn)展（相對(duì)耐藥）兩個(gè)維度精預(yù)測(cè)接受新輔助治療患者的臨床反應(yīng)。這表明3D打印模型具有預(yù)測(cè)患者臨床藥物治療反應(yīng)的應(yīng)用潛力，可助力精化、個(gè)體化治療，加速新藥的臨床研發(fā)。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將在更大的患者群體中檢測(cè)3D打印模型的預(yù)測(cè)效果。