
治疗后组织用于建立回顾性药筛队列
德国癌症研究中心(German Cancer Research Center,DKFZ)、海德堡大学医院(Heidelberg University Hospital)与 Xilis 等团队研究了微型类器官球(MicroOrganoSpheres,MOS)的化疗检测表现。MOS 将少量肿瘤细胞包埋于独立基质液滴中,以便自动分配和逐结构成像。
研究最初收集 33 位结直肠癌患者的 66 份手术组织。患者在手术前接受过新辅助化疗,团队将手术取出的组织解离、冻存,复苏后先扩增为患者来源肿瘤类器官,再转为 MOS。药筛与临床结果的对照属于回顾性分析。
39 个已扩增模型进入 MOS 制备及药筛,全部完成制备;药筛后有 2 个未通过质量控制。最终分析包含 21 位患者的 37 个病灶模型,其中 25 个来自肝转移、2 个来自淋巴结转移、10 个来自结直肠原发肿瘤。10 位患者贡献了多个病灶。
成像药筛在 MOS 制备后约 7 天完成
团队使用 MOSgen V4.2 微流体设备,将每个液滴约 20 个细胞的模型分配至 384 孔板,每孔约 40 个 MOS。模型恢复后加入药物,分别检测氟尿嘧啶、奥沙利铂及伊立替康活性代谢产物 SN-38,并比较相应组合。
高通量显微镜在加药当天及第 3、4 天采集明场和 EpCAM 荧光图像。算法先从明场图像定位每个液滴,再量化液滴内 EpCAM 信号,并用起始信号校正模型大小差别,计算相对于溶剂和杀伤参照的存活信号。
论文报告,从 MOS 制备到试验终点约需 7 天。此前从冻存组织建立和扩增类器官的时间另计。这个时程对应本研究的检测阶段,直接从新鲜肿瘤组织制备 MOS 属于作者提出的后续研究。
重复性试验使用同一个已建立的结直肠癌模型,由 6 位操作人员在 22 周内重复检测 35 次。5 种单药或组合的 pIC50 变异系数为 1.7%–2.5%,反映该模型和检测流程的重复性。
37 个病灶的药敏与临床反应有一定一致性
团队为每种方案拟合浓度—反应曲线,再按各模型的敏感程度排序,形成 0%–100% 的 MOS 药物反应评分。评分描述模型在当前队列中的相对位置。研究人员完成药筛后才获得临床反应资料,以保持实验检测时的盲法。
临床对照因病灶类型而异:转移病灶按影像变化分类,增长至少 20% 归为进展;结直肠原发肿瘤按术后病理退缩分级,将无退缩与存在不同程度退缩分开。两组使用不同的临床评价方式。
在全部 37 个病灶中,药敏区分临床反应与进展的 ROC 曲线下面积为 0.86,95% 置信区间为 0.74–0.98。按兼顾敏感度和特异度的阈值分类,准确率为 83%,95% 置信区间为 69%–100%;结果段报告敏感度 82%、特异度 85%。
27 个转移病灶、16 位患者的分析准确率为 76%;10 个原发肿瘤病灶、9 位患者的分析达到 100%。这些数字来自同一回顾性队列中的不同子集,原发肿瘤子集较小,作者提出仍需更大前瞻性队列验证。
同患者多个病灶影响统计结果与取材选择
按病灶分别比较时,全部、转移和原发肿瘤组中,临床进展样本的体外耐药评分均较高。考虑同患者多个病灶的相关性后,全部组及原发肿瘤组的关联仍达到统计显著;转移组的患者层面置换检验未达到显著,P 值为 0.212。
10 位有多个病灶的患者中,7 位的不同取材模型均能与临床分类对应;1 位的 2 个模型均被错分为无反应,另外 2 位则随所选病灶出现不同结果。取材位置因此成为后续临床研究需要考虑的具体因素。
患者层面的无病生存分析采用另一个评分阈值。模型敏感组的中位无病生存较长,但各组在常规检验及患者层面置换检验中均未达到统计显著。本队列中的药物反应分类与无病生存关联得到不同结果。
逐结构分析用于观察药物反应异质性
团队进一步观察同一培养孔内的单个 MOS。部分结构在高剂量组合下仍保留较多 EpCAM 信号,相邻结构则接近杀伤参照。这个分析把总体平均信号拆成独立三维结构的反应分布,为耐药相关研究提供候选对象。
研究还用图像特征模型 DINOv2 和降维可视化比较明场形态,看到不同药物条件的图像分布差别;分析同时识别了少量空图和成像位置等技术影响。本文展示的是图像特征与药物条件的探索性比较。
当前流程采用先扩增的肿瘤类器官。作者计划从新鲜解离组织直接制备 MOS,以缩短前期培养并保留更多非肿瘤细胞,用于研究免疫及其他微环境相关治疗。该方向尚未在本队列完成临床验证。