新的患者肿瘤细胞模型可快速预测癌症治疗结果

乙过去几十年来自临床和研究实验室的证据表明，没有单一的方法可以治愈癌症。在一组患者中，具有相同肿瘤类型的个体对相同治疗的反应截然不同。对于那些没有反应的人来说，这通常会浪费时间和生活质量，并且多年来一直阻碍着癌症治疗的发展。因此，精准肿瘤学，即对肿瘤进行分子分析以确定针对患者的治疗方法，已成为抗击癌症的必要工具。

最近，研究人员开发了体外患者来源的细胞模型来指导癌症的个性化护理。1“挑战在于开发一种可以真正用于临床的平台技术，并且具有高度可重现性、快速性和可扩展性，”杜克大学生物医学工程教授沉希玲说。在接受电气工程师培训时，沉遇到了HansClevers，他是Hubrecht研究所的前组长，也是早期患者3-D细胞模型的发明者。Clevers的工作让Shen意识到在体外操纵人体组织的潜力，并启发他将注意力转移到研究患者肿瘤细胞模型上。

在最近发表在CellStemCell上的一项研究中，Shen和他的团队与杜克大学的DavidHsu和HansClevers合作设计了一种台式设备，该设备使用高通量自动化微流体液滴平台生成源自患者的微有机球(MOS)。2在使用该设备时，研究人员将从患者肿瘤活检中提取的细胞悬浮液添加到3-D细胞外基质中，然后与油混合以形成基于微流体的液滴MOS。该设备仅使用15,000个细胞，就可以生成数千个MOS，这些MOS可以复制患者的肿瘤并准备好进行个性化药物筛选。

对于Shen和他的团队来说，开发一种可以在临床环境中有效使用的设备充满了挑战。在详尽地尝试了传统的细胞培养方案和器官芯片技术之后，研究人员发现油滴是获得MOS的最有效方法。然而，油最终会窒息细胞，而传统的去除方法是有毒的。为了解决这个问题，沉的团队中的一位科学家受到深水地平线溢油清理工作的启发，清理人员使用半透膜装置去除敏感海洋栖息地附近的油。“因此，我们让这些液滴在膜上滚动，油被吸出，从而实现有效的[MOS]形成，”沉说。

为了验证该平台的临床用途，Shen和他的团队从结直肠癌活检中生成MOS，并使用FDA批准的疗法进行药物筛选。他们将MOS药物敏感性与真实患者反应进行比较，发现在体外对药物奥沙利铂敏感的MOS结直肠癌患者对临床治疗反应良好。对药物有耐药性的MOS患者对治疗没有反应，表明MOS可以可靠地测试药物敏感性并预测患者反应。整个过程平均耗时10天。由于临床治疗决策通常在诊断后14天内做出，与以前的方法相比，该平台允许临床医生更快地开始针对患者的治疗。

研究人员还想确保MOS反映体内肿瘤微环境。“问题是，我们的技术能否真正重现患者对免疫疗法的反应?这是圣杯，因为它总是最难的，”沉说。通过对MOS与原始患者肿瘤进行单细胞RNA测序比较，他们发现肿瘤球保持了它们的分子特性，并且还包含几种主要的细胞类型，包括免疫细胞。对于Shen来说，这是一个重要的“顿悟”时刻，这使他能够证明MOS容易受到T细胞疗法的影响，并且可以作为免疫肿瘤学治疗设计的模型。

加州大学教授爱丽丝·索拉尼(AliceSoragni)说：“我认为潜力很大，我认为我们需要更多这样的试验，在这些试验中，我们真正尝试在明确干预的背景下将技术与结果相匹配，”洛杉矶，他没有参与这项研究。“看到并真正了解这项技术[在临床上]有多好，将会非常有趣。”

MOS生成设备的多站点临床试验已经在进行中，并且有可能影响患者的结果，并允许研究人员和公司重新考虑如何进行临床试验。“我们可以使用这项技术作为患者的化身，帮助选择合适的患者进行药物治疗，同时避免浪费宝贵的患者时间和生活质量，”沉说。