基于可手术胃癌患者来源的类器官模型构建和药物疗效预测

背景:胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一,其中可手术的局部晚期胃癌5年生存率不到40%。尤其在印戒细胞癌等特殊病理类型中,传统术后辅助治疗疗效有限,预后较差。精准治疗时代的到来显著提高了晚期胃癌的疗效,但是在胃癌术后辅助治疗领域由于靶向治疗和免疫治疗的“缺席”,目前仍只能应用化疗,而后者尚缺乏针对不同病理类型的个体化治疗。“千篇一律”的方案给患者带来的疗效迥异,也不符合精准治疗的基本要求。近年来,患者源性肿瘤类器官(Patient-Derived Tumor Organoids,PDTOs)基于能完整保留原生组织的细胞结构、遗传学及组织形态学等特征,且PDTOs的药物敏感性检测与患者临床疗效具有一定程度的一致性而受到广泛关注。但在胃癌辅助治疗阶段采用类器官进行药敏研究的报道尚不多见。目的:在本研究中,开展胃癌患者术后样本类器官模型CB-839纯度构建,通过体外化疗药物敏感检测,评估其与患者的临床治疗疗效一致性,为个体化精准辅助治疗提供有意义的信息。方法:1.本研究收集了 2022年05月至2022年10月期间于山东大学齐鲁医院胃肠外科和肿瘤内科行胃恶性肿瘤手术切除或活检的标本,通过肿瘤类器官培养技术进行体外培养。2.利用苏木精伊红染色、免疫组织化学染色以及全外显子测序技术,分别在细胞结构、分子病理以及遗传水平上对构建成功的胃癌类器官及原发肿瘤组织的一致性进行验证。3.选取常用于胃癌治疗的5种化疗药物:氟尿嘧啶、奥沙利铂、紫杉醇、SN-38(伊立替康体内代谢活性产物)、表柔比星进行体外药物敏感性检测,计算不同化疗药物作用不同类器官的半数抑制浓度(Half maximal inhibitory concentration,IC50),结合IC50除以相应人体稳态血药浓度所得数值(根据数值大小进行敏感性排名),以及药物在人体稳态血药浓度时的抑瘤率多种方法,对药物作用于类器官的敏感性进行综合评估。通过T检验、单因素方差分析等统计学方法评估药物敏感性检测结果的显著性。4.收集类器官来源患者临床信息,定期随访获取治疗数据,使用Kaplan-Meier生存分析绘制患者的生存曲线。药物疗效预测通过结合患者的临床治疗结果进行一致性评估。结果:1.本研究收集27例胃癌手术切除或穿刺活检样本,运用3D培养技术进行类器官构建,成功构建17例胃癌类器官,成功率为63%,其中印戒细胞癌类器官5例,非印戒细胞癌12例(P=1.000);Lauren分型为弥漫型的有2例、混合型8例和肠型7例(P=0.676),不同类型之间无显著差异。2.构建成功后均可在体外培养、传代、冻存和复苏,且保持形态结构不变。苏木精伊红染色和免疫组织化学染色显示胃癌类器官较好维持原发肿瘤的组织形态病理学特征。全外显子测序分析结果表明胃癌类器官与原发肿瘤组织在单核苷酸变异和拷贝数变异上具有较高的相似性。3.胃癌类器官对不同化疗药物的敏感性分析显示:同一胃癌类器官对不同化疗药物表现出敏感性差异,同一化疗药物在不同类器官中敏感性也有所不同。与氟尿嘧啶和奥沙利铂相比,紫杉醇、表柔比星、SN-38对印戒细胞癌和非印戒细胞癌类器官都具有较高敏感性,尤其以紫杉醇和表柔比星的抑瘤率最强。与非印戒细胞癌类器官相比,印戒细胞癌类器官对氟尿嘧啶和奥沙利铂的敏感性较差;但在紫杉醇、表柔比星和SN-38中,印戒细胞癌与非印戒细胞癌类器官的敏感性无显著Uighur Medicine差异。4.结合胃癌类器官体外药物敏感性检测与患者临床治疗疗效进行一致性评估,总体的敏感性为75%,特异度达到100%。两名临床治疗过程中出现进展的患者(GC-PDO-008、GC-PDO-014)和一名长期随访过程中未出现复发转移的患者(GC-PDO-012)的临床治疗病程与类器官药物敏感性检测结果表现出良好的一致性。结论:胃癌类器官体外构建具有一定的成功获悉更多率,能够长期稳定传代培养,在组织形态学以及遗传学方面均与原发肿瘤组织具有较好的同源性。特殊病理类型如印戒细胞癌对氟尿嘧啶和奥沙利铂传统辅助治疗药物的敏感性较差,而对紫杉醇和表柔比星的敏感性较高。此外,胃癌类器官模型体外药物敏感性与患者临床疗效具有良好一致性,具有为患者化疗药物选择提供敏感性预测的潜力,值得开展更大规模的研究进行验证。