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腫瘤類器官診治平臺的質(zhì)量控制標準中國專家共識(2022年版)

2022-12-27 17:31中國抗癌協(xié)會腫瘤多學(xué)科診療專業(yè)委員會中國抗癌協(xié)會腫瘤內(nèi)分泌專業(yè)委員會
中國癌癥雜志 2022年7期
關(guān)鍵詞:高通量敏感性器官

中國抗癌協(xié)會腫瘤多學(xué)科診療專業(yè)委員會,中國抗癌協(xié)會腫瘤內(nèi)分泌專業(yè)委員會

在過去的幾十年里,盡管某些類型癌癥的治療取得了實質(zhì)性進展,但癌癥仍是全球主要的健康問題[1]。目前通過預(yù)防性疫苗和早期篩查可以在一定程度上減少癌癥死亡人數(shù),但是開發(fā)新的、更有針對性的個體化精準療法可提高患者的生存率。然而,由于許多癌癥模型的缺點和不適用性,開發(fā)新型治療方案常要面臨將科學(xué)知識從實驗室轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的挑戰(zhàn)[2]。目前常用的人類癌癥模型包括癌細胞系和患者來源的異種腫瘤移植的動物模型,盡管這兩類模型為癌癥的研究作出了重要貢獻,但仍有一些局限性,衍生的癌細胞系可能已經(jīng)發(fā)生了重大的遺傳變化,無法再現(xiàn)原始腫瘤的遺傳異質(zhì)性;而動物模型對患者腫瘤亞群的植入效率有限,且模型生成耗時、造價昂貴,甚至可能經(jīng)歷動物特異性腫瘤進化而不能真實有效地模擬患者的致病過程[3-4]。近年來新興的體外三維培養(yǎng)技術(shù)(如類器官)為開發(fā)新的、更接近真實病理生理學(xué)狀態(tài)的人類癌癥模型開辟了新途徑[5]。類器官可以在患者來源的健康和腫瘤組織中高效生長,這種臨床前研究模型對于將癌癥基礎(chǔ)研究成果更有效地轉(zhuǎn)化為新治療方案至關(guān)重要,有可能實現(xiàn)針對患者的精準藥物測試和個體化治療方案開發(fā)。

基于患者來源的腫瘤類器官個體或生物庫的藥物敏感性檢測在腫瘤精準治療研究中具有較大的潛力。為推動與實現(xiàn)腫瘤類器官藥物敏感性檢測在臨床個體化治療中的應(yīng)用,中國抗癌協(xié)會腫瘤多學(xué)科診療專業(yè)委員會、中國抗癌協(xié)會腫瘤內(nèi)分泌專業(yè)委員會基于目前國內(nèi)外的研究數(shù)據(jù),制訂了《腫瘤類器官診治平臺的質(zhì)量控制標準中國專家共識(2022年版)》。本共識主要圍繞患者來源的腫瘤類器官診治平臺質(zhì)量控制展開,由從事腫瘤臨床、流行病學(xué)統(tǒng)計、循證醫(yī)學(xué)、倫理、生物樣本庫等多學(xué)科專家組成,以關(guān)鍵詞“organoids”“cancer organoids”“organoids biobank”“類器官”“腫瘤類器官”“類器官樣本庫”分別在PubMed、Embase、Cochrane Library等國外數(shù)據(jù)庫和中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫及中國知網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫等國內(nèi)數(shù)據(jù)庫搜索近10年的高質(zhì)量文獻,經(jīng)過共同修改、討論,采用牛津大學(xué)循證醫(yī)學(xué)中心證據(jù)分級系統(tǒng)在國內(nèi)首次形成本共識意見草案。后續(xù)將同步國內(nèi)外圍繞腫瘤類器官多方面的研究數(shù)據(jù),每年對該共識進行更新。

1 腫瘤類器官介紹

將組織衍生的干細胞嵌入細胞外基質(zhì)凝膠后,干細胞通過自組織的方式形成由多種細胞類型組成的三維結(jié)構(gòu),并高效地生長成自組織的器官型結(jié)構(gòu),稱為類器官[5-6]。類器官代表了過去10年中取得的重大技術(shù)突破,現(xiàn)在被廣泛用作發(fā)育和疾病研究模型,在再生治療、藥物開發(fā)和個體精準醫(yī)療等方面顯示出巨大的潛力。目前科研人員不僅成功建立了多種正常組織來源的類器官,如腸類器官[7-8]、肝臟類器官[9]、肺類器官[10]等,并且成功培養(yǎng)出多種腫瘤類器官,如原發(fā)性結(jié)腸癌[11-12]、轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌[13]、胰腺癌[14]、胃癌[15]、肝癌[16]和乳腺癌[17]等腫瘤類器官。這些腫瘤類器官在表型及遺傳方面均類似于癌組織來源的腫瘤,不僅在體外保留了原始腫瘤的組織病理學(xué)特征,而且在免疫缺陷小鼠異種移植后也保留了組織病理學(xué)特征[5]。因此源自患者的腫瘤類器官不僅可作為識別和測試新型抗癌藥物的優(yōu)良模型,也可通過測試常規(guī)臨床用藥方案檢測患者腫瘤類器官的藥物敏感性,并將體外結(jié)果與患者的臨床反應(yīng)關(guān)聯(lián)比較進而設(shè)計和完善患者的個性化治療方案。

迄今,對不同癌種類器官生物庫進行的各種規(guī)模藥物篩選已經(jīng)產(chǎn)生了可喜的結(jié)果,多項研究[11,16-24]表明,腫瘤類器官可在一定程度上準確地預(yù)測癌癥患者臨床用藥方案、晚期癌癥患者放化療等的效果,類器官的遺傳分析與藥敏測試或可揭示腫瘤耐藥性的因果表觀遺傳和(或)遺傳變化,將遺傳標記與藥物敏感性差異相關(guān)聯(lián),可用于將個體患者分層至特定的治療方案。同時,已成功建立的類器官-免疫共培養(yǎng)方案[25-26],不僅允許未來在個體患者的類器官上建立基于T細胞的免疫療法離體測試系統(tǒng),也將大大提高患者腫瘤類器官藥物敏感性測試的精準度。這些研究成果均為該共識的制訂提供了有力支持。隨著科學(xué)家們對類器官臨床應(yīng)用的重視,現(xiàn)在及未來不斷開展的基于類器官的前瞻性、干預(yù)性等臨床研究成果也將為該共識的更新與修訂提供重要依據(jù)。

專家共識1:體外培養(yǎng)的腫瘤類器官來源于患者自體腫瘤組織,保留了原始腫瘤的組織病理學(xué)特征、遺傳特征和分子生物學(xué)特征等表型。有鑒于此,基于腫瘤類器官進行的藥物敏感性檢測可在一定程度上準確反饋患者的臨床療效,進而在臨床實踐中,征得患者知情同意后,醫(yī)師可通過患者自體腫瘤類器官藥敏結(jié)果來選擇性建議患者用藥及治療方案,為癌癥患者的個體化精準治療提供有力的支持(Ⅱ類推薦)。

2 腫瘤類器官診治平臺的應(yīng)用

2.1 適用人群

小鼠腸上皮干細胞產(chǎn)生了成體干細胞來源的類器官。繼而,第一個患者來源的腸上皮細胞成功生成類器官。該方案隨后用于正常或腫瘤上皮組織的類器官培養(yǎng)[27]。目前,患者來源的組織類器官培養(yǎng)體系及藥物篩選流程已經(jīng)廣泛建立。Van De Wetering等[11]及Fujii等[12]均成功建立了患者來源的結(jié)直腸癌原發(fā)及轉(zhuǎn)移病灶類器官平臺,他們均對類器官及原始腫瘤進行了大規(guī)模的基因組特征分析,比較了兩者的遺傳變化譜,研究結(jié)果表明,類器官與原始腫瘤非常相似,腸癌類器官能夠用于高通量藥物篩選,可以檢測基因及藥物關(guān)聯(lián),為精準醫(yī)療提供了可能性。2019年Kopper等[28]報道了患者來源的卵巢癌類器官的建立及藥物篩選的研究工作,他們從32例患者中建立了56個可以長期生存及傳代的卵巢癌類器官系,涵蓋了卵巢癌的所有主要亞型,該研究對卵巢癌類器官及患者相關(guān)病變的組織學(xué)和基因組特征進行了比較,發(fā)現(xiàn)卵巢癌類器官可維持腫瘤的組織學(xué)特征(如核細胞異型性)及生物標志物的表達,且類器官和相應(yīng)的腫瘤保持高度相似的基因組水平,表明卵巢癌類器官可以很好地代表患者,可用于藥物篩選分析。

不僅惡性腫瘤上皮組織來源的類器官培養(yǎng)模型可以建立,其他的非上皮組織來源的實體腫瘤類器官及惡性體液來源的腫瘤類器官培養(yǎng)模型也有了廣泛研究。Linkous等[29]成功建立了患者的神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細胞和人類胚胎干細胞衍生的腦類器官,并發(fā)現(xiàn)腦類器官腫瘤學(xué)行為與患者表型密切相關(guān),這為離體模擬原代神經(jīng)膠質(zhì)瘤和高通量藥物篩選的系統(tǒng)提供了很好的體外模型。Ubink等[30]及Chen等[31]分別構(gòu)建了結(jié)直腸癌惡性腹水、卵巢高級別漿液性癌惡性胸腹水來源的類器官體外模型,經(jīng)過鑒定這些模型能夠很好地代表原始腫瘤的組織學(xué)和遺傳學(xué)特征,可以用于化療藥物的篩選分析。

除上述提及的患者來源的腫瘤類器官培養(yǎng)模型,越來越多的實體腫瘤組織原發(fā)及轉(zhuǎn)移病灶的腫瘤類器官模型被建立,并經(jīng)過組織病理學(xué)及基因組學(xué)的鑒定,提示類器官與原組織高度相似,類器官可以很好地代表原腫瘤組織,可以作為高通量藥物篩選平臺。除上述提及的實體腫瘤類器官以外,目前已有的實體腫瘤類器官模型有原發(fā)及轉(zhuǎn)移性胃癌、頭頸部鱗癌[包括口腔內(nèi)(口底、舌頭和牙齦/牙槽)、咽、喉、唾液腺、鼻腔和頸部原發(fā)及轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤]、原發(fā)性卵巢癌、原發(fā)性宮頸癌、原發(fā)性乳腺癌、原發(fā)及轉(zhuǎn)移性前列腺癌、原發(fā)性胰腺癌、原發(fā)性肝癌、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、原發(fā)性膀胱癌、輸尿管癌、腎癌、食管癌、軟組織惡性腫瘤、骨惡性腫瘤、肺癌、小腸癌、腎上腺癌、子宮腫瘤、闌尾癌、膽囊癌、膽管癌、原發(fā)及轉(zhuǎn)移性黑色素瘤、膠質(zhì)母細胞瘤、腦膜瘤、垂體瘤等[13-18,21,27-39]。

專家共識2:推薦類器官高通量藥物篩選檢測用于多種原發(fā)性及轉(zhuǎn)移性實體惡性腫瘤患者。包括但不限于呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、頭頸部及淋巴結(jié)原發(fā)和(或)轉(zhuǎn)移性實體腫瘤等(Ⅰ類推薦)。

2.2 運用場景

患者來源的實體腫瘤類器官模型可以作為高通量藥物檢測平臺來實現(xiàn)個性化治療。目前已建立了針對不同癌種、不同疾病階段、不同治療方案的類器官藥物篩選模型來檢測臨床有效性。有研究[40]表明,基于類器官藥物篩選模型的個體化檢測方法是可行的,不同治療方式或治療階段的腫瘤患者癌組織均可以構(gòu)建類器官藥物篩選模型,并可為患者帶來臨床獲益。

有研究報道,乳腺癌[41]和卵巢癌[42]新輔助治療后的腫瘤組織,膀胱癌和乳腺癌[43-44]復(fù)發(fā)性、術(shù)后、晚期的腫瘤組織,胃癌[45]和乳腺癌[46]化療耐藥后的腫瘤組織,以及結(jié)腸癌[47]放療抵抗后的腫瘤組織等均可建立類器官藥物篩選模型,可以為患者選擇合適和有效的治療方案。除此之外,多基因檢測異常的實體惡性腫瘤患者及部分罕見、疑難實體惡性腫瘤患者更需要類器官藥物篩選模型,可以在降低不良反應(yīng)和治療成本的基礎(chǔ)上,更快地為患者找到有效的治療方案[48]。

專家共識3:不同治療方式或治療階段的實體腫瘤患者均可以構(gòu)建類器官藥物篩選模型并從中獲益。推薦原發(fā)及繼發(fā)性耐藥、手術(shù)難切除、難治性、復(fù)發(fā)性、放療抵抗、多基因檢測異常及部分罕見、疑難實體腫瘤患者進行類器官藥物敏感性檢測(Ⅱ類推薦)。

2.3 倫理及知情同意

類器官面臨的倫理問題類似于再生醫(yī)學(xué),涉及個人信息和生物樣本數(shù)據(jù)信息等,其倫理原則貫穿于整個生物醫(yī)學(xué)研究周期[49-50]。由于目前尚缺乏人源性類器官庫相應(yīng)的法律法規(guī)和管理辦法,因此涉及人源性類器官的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究活動均應(yīng)當接受倫理委員會審查,保障組織細胞提供者的利益、國家生物樣本和信息安全。提供者充分知情采樣時機、樣本處理及應(yīng)用等,理解并簽署知情同意書[51]。過程中始終秉承“尊重、公正、互惠、不傷害”的倫理原則,充分告知人源性類器官模型僅用于藥物敏感性檢測。

隨著類器官的發(fā)展,相關(guān)應(yīng)用包括藥物敏感性檢測也面臨諸多倫理挑戰(zhàn),不同檢測單位必須按照該單位的要求與患者簽署知情同意書。知情同意書應(yīng)采用通俗易懂的語言,詳盡闡明類器官培養(yǎng)及藥物檢測相關(guān)問題[52]。例如:①類器官構(gòu)建的成功率;② 藥物敏感性檢測包含的具體藥物,檢測結(jié)果只作為臨床治療的參考,最終實際用藥及療效根據(jù)臨床而定;③送檢組織樣本僅用于藥物敏感性檢測,剩余組織處理方式也應(yīng)具體告知,保護隱私,保證生物信息安全;④ 預(yù)計檢測報告的反饋時間段及所提供的檢測報告信息應(yīng)具備準確性、真實性、充分性;⑤ 類器官庫建立的監(jiān)管及藥物敏感性檢測過程中的參與人員等。最終醫(yī)師根據(jù)藥敏結(jié)果、患者實際情況和其他檢測結(jié)果等,綜合制訂治療方案,保證臨床應(yīng)用安全[53]。

專家共識4:腫瘤類器官診治平臺涉及的構(gòu)建及運用等范疇必須經(jīng)過倫理委員會嚴格審查,簽署患者知情同意書,充分告知類器官培養(yǎng)及藥物敏感性檢測具體事項,維護患者權(quán)益、確保腫瘤組織樣本的合理合法使用,最終臨床治療方案需綜合決策(Ⅰ類推薦)。

2.4 臨床干預(yù)范圍

腫瘤類器官的藥物敏感性檢測具備高通量、高特異性等特點,是通過利用患者自身腫瘤組織在體外培養(yǎng)出的腫瘤類器官進行抗腫瘤藥物敏感性測試并用于指導(dǎo)臨床用藥決策[54]。近年來,隨著類器官培養(yǎng)技術(shù)的不斷成熟,多個團隊開展了關(guān)于腫瘤類器官藥物敏感性檢測的臨床應(yīng)用研究,在納入的2018—2021年發(fā)表的17項腫瘤類器官藥物敏感性檢測的臨床應(yīng)用研究中,基于腫瘤類器官藥物性敏感檢測的臨床療效預(yù)測總體靈敏度為84%(95% CI:0.56~0.95),特異度為81%(95% CI:0.68~0.89)[40],覆蓋多個瘤種,包括結(jié)直腸癌[20,24,55-56]、胃癌[21,57]、胰腺癌[45,58]、食管癌[59]、乳腺癌[17]、卵巢癌[42,60]、頭頸部鱗癌[32]、黑色素瘤[36]、惡性膠質(zhì)瘤[61]及間皮瘤[62]等,涉及腫瘤的不同階段,包括無轉(zhuǎn)移的早期腫瘤和有轉(zhuǎn)移的晚期腫瘤,其中以腸道腫瘤相關(guān)研究最為常見,臨床相關(guān)性高。一項研究[21]納入了21例轉(zhuǎn)移性消化系統(tǒng)腫瘤患者,與患者臨床療效對比,腫瘤類器官藥物敏感性檢測在預(yù)測抗腫瘤藥物的有效性方面,靈敏度為100%,特異度為93%,陽性預(yù)測值為88%,陰性預(yù)測值為100%。國內(nèi)一項包含71例(96份樣本)Ⅳ期結(jié)直腸癌患者的盲法驗證研究[63]中,57例患者的77份(80.21%)樣本被成功培養(yǎng),患者來源的腫瘤類器官模型預(yù)測化療方案療效的靈敏度、特異度和準確度分別為63.33%、94.12%和79.69%。因此,腫瘤類器官藥物敏感性檢測具有確切的臨床預(yù)測價值。目前通過評估腫瘤類器官藥物敏感性檢測預(yù)測抗癌藥物(包括化療和靶向治療)臨床療效的多項前瞻性臨床研究正在進行中。NCT04279509是一項單中心臨床研究,旨在前瞻性地確定使用腫瘤類器官的高通量藥物敏感檢測是否可以為難治性實體腫瘤(包括頭頸部鱗癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌和上皮性卵巢癌)患者提供有效的個體化治療方案選擇。NCT04768270旨在研究腫瘤類器官藥物敏感性檢測是否有助于指導(dǎo)上皮性卵巢癌患者的精準治療。NCT04555473則是一項關(guān)于腫瘤類器官藥物敏感性檢測是否可作為高級別漿液性卵巢癌臨床療效預(yù)測模型的Ⅱ期觀察性研究。未來這些結(jié)果的發(fā)布會進一步更新腫瘤類器官藥物敏感性檢測在臨床療效預(yù)測中的認知,為腫瘤類器官藥物敏感性檢測的臨床應(yīng)用提供更高級別的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。

專家共識5:推薦進展期、晚期、原發(fā)耐藥、復(fù)發(fā)性、難治性、疑難、罕見腫瘤患者以及存在標準藥物治療方案禁忌或嚴重不良反應(yīng)的腫瘤患者進行類器官藥物敏感性檢測,可結(jié)合二代測序結(jié)果,制訂個體化治療方案(包括化療藥物、靶向治療藥物及新型抗腫瘤抗體類藥物的單藥治療或多藥聯(lián)合治療)(Ⅱ類推薦)。

2.5 腫瘤類器官生物樣本庫的建立

除了傳統(tǒng)的以組織和生物分子為基礎(chǔ)的生物樣本庫外,“活體生物樣本庫”的建立正受到越來越多的關(guān)注,其代表之一就是類器官生物樣本庫。類器官模型的發(fā)展為研究人員提供了前所未有的機遇來產(chǎn)生與病理生理學(xué)和基因組學(xué)高度相似并保留患者特定特征的微型器官。迄今為止,類器官已成功地從多種人體組織中產(chǎn)生,既包括腸、腦、腎等正常組織[64-66],也包括結(jié)直腸癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胃癌等多種實體腫瘤組織[17,24,67-71]。類器官可以傳代和冷凍保存,為建立對患者具有更高臨床相關(guān)性的活體生物庫提供了機會,這將極大地促進廣泛領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化研究,包括藥物開發(fā)和測試、再生醫(yī)學(xué)及個性化醫(yī)療相關(guān)研究。

然而,與傳統(tǒng)的組織樣本庫相比,活體類器官生物庫的建立需要更嚴格的質(zhì)量控制和更高水平的技術(shù)標準?;颊邅碓吹念惼鞴僮钪匾膬?yōu)勢是保留了供體的分子和功能特征[11,62,72]。因此,提供詳細的患者信息與生成的類器官的效用直接相關(guān)?;颊咝畔⒊税詣e、年齡、種族、職業(yè)等基本特征外,還要包括既往疾病診療史和藥物使用情況、家族史、現(xiàn)有疾病治療情況及藥物反應(yīng)等。患者詳細資料的記錄構(gòu)成了使用類器官作為工具來探索個性化治療方法和(或)臨床生物標志物的基礎(chǔ)。由于腫瘤組織樣本的質(zhì)量直接影響類器官的構(gòu)建成功率及生成的類器官的質(zhì)量與功能[19],因此,用于生成類器官的腫瘤組織樣本的信息記載也至關(guān)重要。應(yīng)詳細記錄腫瘤組織的采集時間、采樣方法(從活檢組織中獲取或從手術(shù)標本中獲取)、來源部位(原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移灶或惡性胸腹水)、體積大小、病理學(xué)類型和分化程度、腫瘤分期、是否接受過抗腫瘤治療等。此外,組織離體后的儲存方式、從獲得組織到開始類器官培養(yǎng)的時間、組織樣本的宏觀特征及具有代表性的微觀組織學(xué)特征(如H-E染色、免疫組織化學(xué))均應(yīng)詳細記錄。類器官庫除了需存儲患者、組織和類器官的詳細信息外,還應(yīng)存儲原代腫瘤組織和所生成的類器官的分子譜(包括但不限于基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組、蛋白組等數(shù)據(jù)信息),進一步與臨床數(shù)據(jù)整合,形成類器官大數(shù)據(jù)中心。由于類器官的分子譜在體外擴增培養(yǎng)過程中可能會發(fā)生變化[33,73-74],因此,應(yīng)在類器官的不同培養(yǎng)階段表征其分子譜,如在類器官構(gòu)建之初、凍存入庫之前、復(fù)蘇之后。提供源自用于生成類器官的原始組織及類器官的基因型將大大增加其未來的應(yīng)用領(lǐng)域。

專家共識6:類器官生物樣本庫在研究中的價值和未來用途主要取決于所提供的用于生成類器官的患者和組織樣本的信息,因此,關(guān)于患者和組織樣本的臨床信息均應(yīng)詳細記錄。推薦將患者和組織樣本的臨床信息與類器官的相關(guān)信息整合,可更好地進行大數(shù)據(jù)的分析和挖掘,服務(wù)于基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究(Ⅰ類推薦)。

2.6 腫瘤類器官相關(guān)臨床試驗及轉(zhuǎn)化

近年來,多種腫瘤類器官在臨床藥物篩選中表現(xiàn)出巨大的潛力,腫瘤類器官與患者的藥物反應(yīng)一致,可用于預(yù)測患者的治療反應(yīng)[21,24,58],填補了傳統(tǒng)臨床前模型在明確藥物療效方面的缺陷。依托多樣化的“實驗室患者”類器官庫,能充分發(fā)揮類器官模型在新藥靶點發(fā)現(xiàn)和驗證[16]、轉(zhuǎn)化研究[75]、類器官臨床試驗[76]等方面的優(yōu)勢和潛力。如果將腫瘤類器官作為輔助臨床決策的工具,則其將主要在兩個方面引起變革:一是個性化、精準化醫(yī)療,即確定特定患者最有效的治療方法;二是用于藥物研發(fā),即在一組特定的腫瘤類器官上對抗腫瘤藥物進行測試。

患者來源的腫瘤類器官有預(yù)測腫瘤患者化療、放療及靶向治療等反應(yīng)的潛能[24,58]。在臨床實踐中對于需要進行化療或靶向治療的腫瘤患者,特別是晚期復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移或耐藥、罕見腫瘤的患者,在已知抗腫瘤藥物療效有限的前提下,對腫瘤組織進行類器官培養(yǎng),高通量地進行藥物敏感性檢測,針對個體選擇更為敏感的藥物組合方案,從而提高療效,更符合個體化治療的發(fā)展趨勢[60]?;颊邅碓吹哪[瘤類器官能否準確反映患者的臨床反應(yīng)還需要更多的隊列研究來驗證。

臨床前藥物試驗的重點在于明確藥物療效及毒性。近年來,由于法規(guī)的完善及越來越嚴格的臨床試驗標準,新興抗癌藥物大部分無法通過臨床試驗立項導(dǎo)致無法應(yīng)用于臨床,研發(fā)成本急劇升高。其中影響最為顯著的因素是在藥物的前期開發(fā)過程中沒有與人體臨床療效高度相關(guān)的臨床前模型進行藥物療效評價,多數(shù)藥物雖然在基礎(chǔ)研究中顯示出良好效果,但應(yīng)用于人體后卻無法獲得滿意的療效。依托多樣化的“實驗室患者”類器官群體,進行大規(guī)模抗癌藥物的研發(fā)能夠更好地模擬人體對于藥物的反應(yīng),更準確地評價治療效果,減少后期臨床試驗失敗的風(fēng)險,同時節(jié)省研發(fā)時間,降低研發(fā)成本。

專家共識7:類器官能夠再現(xiàn)原始腫瘤的病理生理學(xué)特征及分子表型,與體內(nèi)腫瘤治療反應(yīng)有較好的相似度,在腫瘤精準治療方面具有巨大的潛力,但仍需大量的前瞻性臨床研究來驗證類器官模型的檢測效力(Ⅰ類推薦)。

3 腫瘤類器官藥物敏感性檢測的一般流程

患者腫瘤類器官藥物敏感性檢測一般需要7個步驟:①患者同意做腫瘤類器官藥物敏感性檢測,簽署知情同意書;② 采集腫瘤樣本;③類器官構(gòu)建與培養(yǎng);④ 類器官生長狀態(tài)評估;⑤ 類器官鑒定;⑥ 藥物敏感性檢測;⑦ 檢測結(jié)果評價及臨床用藥比較,為患者的治療方案提供參考。

4 腫瘤類器官藥物敏感性檢測的質(zhì)量控制

類器官藥物敏感性檢測的準確性取決于類器官培養(yǎng)過程中各個階段的質(zhì)量控制,主要涉及組織細胞的獲得、類器官的穩(wěn)定擴增及凍存和鑒定等過程。

4.1 腫瘤組織樣本采集、保存、運輸

患者腫瘤組織樣本通常是在醫(yī)療機構(gòu)通過手術(shù)、鏡檢、穿刺等手段采集,然后送至第三方檢測平臺進行類器官的培養(yǎng)及藥物敏感性檢測。整個過程中,腫瘤組織質(zhì)量的好壞(是否新鮮)直接影響著類器官培養(yǎng)的成功率,因此腫瘤組織樣本采集、保存、運輸是類器官培養(yǎng)成功的前提[19,77]。

患者腫瘤組織樣本采集必須在簽署患者知情同意書后在病理科醫(yī)師配合下進行,應(yīng)采集腫瘤細胞含量高的腫瘤組織。采集的腫瘤組織樣本的大小依據(jù)采集方式不同而略有區(qū)別,對于手術(shù)切除樣本組織,建議蠶豆大小為宜;對于鏡檢及穿刺樣本組織,建議至少以鉗取3次或粗針穿刺3次的組織量為宜。樣本采集過程中,應(yīng)盡量縮短組織樣本離體時間,以盡量保證質(zhì)量并減少污染概率。

采集的腫瘤組織樣本必須迅速放入裝有腫瘤樣本專用保存液的無菌管中保存,低溫(4 ℃左右)保存下快速運轉(zhuǎn)至檢測平臺,盡量保證采樣后2~4 h內(nèi)送到,腫瘤組織在專用保存液中低溫(4 ℃)儲存長達72 h仍可成功建立類器官。因此,當腫瘤組織樣本離體后由于某些不可控因素導(dǎo)致不能及時送檢,即使體外保存時間較長,檢測平臺在收到樣本后,也應(yīng)盡量處理樣本并嘗試類器官培養(yǎng),避免損失珍貴樣本。運輸至檢測平臺的樣本需同時匹配患者精確的臨床資料,這些信息對于判斷類器官構(gòu)建成功率及類器官庫的建立等具有重要的參照價值。

專家共識8:擬進行腫瘤類器官培養(yǎng)的腫瘤組織應(yīng)盡量滿足下述標準,采集富含腫瘤細胞的新鮮組織樣本,4 ℃低溫保存、快速轉(zhuǎn)運,及時構(gòu)建類器官,提供精準的患者臨床信息(Ⅰ類推薦)。

4.2 組織細胞狀態(tài)評估

腫瘤組織中含有的壞死細胞較多,所以直接用腫瘤組織形成類器官效率較差。分辨壞死組織和鮮活組織十分重要。需要將壞死組織去掉來保證得到更多的活細胞量。

獲得較多的腫瘤組織是得到純度較高的腫瘤細胞的前提,脂肪組織、結(jié)締組織等的存在將影響組織的消化程度,使細胞從組織中解離不充分,影響后續(xù)類器官培養(yǎng)且有可能造成類器官污染。所以實體組織消化的第一步是盡可能去掉非上皮組織。

消化充分是能夠從組織中獲得足量細胞的基礎(chǔ)。剪碎組織(大小為1~3 mm3),用酶消化法解離組織成單個細胞或小的細胞團。不同的腫瘤組織消化條件不同,具體需要參考相應(yīng)腫瘤組織的消化方案。為保障細胞活性,整個操作過程應(yīng)在37 ℃下快速完成或在低溫環(huán)境下進行。消化后得到的細胞數(shù)應(yīng)不少于104,細胞活力通過細胞自動計數(shù)儀檢測且應(yīng)在90%以上[19]。

專家共識9:獲得足量的活性較強的腫瘤細胞是類器官培養(yǎng)成功的關(guān)鍵,當消化后獲得的細胞數(shù)量至少大于104,且細胞存活率大于90%時,認為組織消化合格,可進行后續(xù)操作,否則不建議繼續(xù)進行類器官培養(yǎng)(Ⅰ類推薦)。

4.3 腫瘤類器官狀態(tài)評估

對于不同癌種、同一癌種的不同病理學(xué)類型或不同轉(zhuǎn)移部位等,類器官構(gòu)建成功率和培養(yǎng)狀態(tài)具有明顯差異[11,17]。在類器官培養(yǎng)初期,生長較不穩(wěn)定,顯微鏡下每天動態(tài)觀察其生長狀態(tài),一般7 d內(nèi)可見類器官基本形態(tài),14 d內(nèi)可見類器官明顯生長趨勢,被認為狀態(tài)佳[78]。對類器官狀態(tài)進行密切觀察的同時,嚴格把控擴增時機,于快速生長期進行傳代擴增,多數(shù)為1~3周,否則類器官的衰老和凋亡將影響傳代后類器官的存活率和生長狀態(tài)。類器官傳代可采用機械法或酶消化法,應(yīng)采用顯微鏡密切觀察過程,適時終止消化。2~3 d后類器官形態(tài)再次形成,并有明顯生長趨勢,代表類器官擴增后的生長狀態(tài)佳。藥物敏感性檢測的成功率大部分取決于腫瘤類器官的生長狀態(tài),保證類器官的穩(wěn)定生長至關(guān)重要[28]。

專家共識10:因類器官來源于不同的人源性組織樣本,因此其構(gòu)建成功率及生長形態(tài)具有個體化差異,可呈囊性、致密性、低黏附性。雖類器官生長周期不同,但普遍7 d內(nèi)可見類器官形成,3周內(nèi)可傳代擴增。藥物敏感性檢測報告中應(yīng)詳實記錄類器官的生長動態(tài),其穩(wěn)定生長是獲得快且準的藥物敏感性檢測結(jié)果的重要影響因素(Ⅰ類推薦)。

4.4 腫瘤類器官的鑒定

腫瘤類器官培養(yǎng)成功后,需進行評估及驗證,其目的是鑒定類器官是否與原始腫瘤組織具有一致性,即是否能夠再現(xiàn)原腫瘤的表型特征,這是后續(xù)進行類器官藥物敏感性檢測的重要前提。類器官的鑒定可通過H-E染色、免疫組織化學(xué)、免疫熒光及基因測序等方法,從形態(tài)學(xué)、組織病理學(xué)及分子遺傳學(xué)等多個維度進行[28,43]。在獲取腫瘤類器官進行鑒定時,應(yīng)盡可能保證類器官的純凈及完整性,如用類器官回收液盡可能將基質(zhì)膠去除干凈、分散類器官時應(yīng)采用闊口移液器吸嘴或剪切移液器吸嘴以防止類器官結(jié)構(gòu)被破壞等。

采用形態(tài)學(xué)及組織病理學(xué)對類器官進行評估鑒定,具有成本低、時效快、普及性高的優(yōu)勢,符合類器官藥物敏感性檢測的時效性要求。將類器官沉淀經(jīng)過石蠟包埋及切片后進行H-E染色及免疫組織化學(xué)分析,具有代表性的腫瘤類器官模型除在H-E染色下具有與原始腫瘤組織一致的形態(tài)學(xué)表型外,還應(yīng)表達與來源腫瘤一致的最重要和最普遍的腫瘤生物標志物,例如,乳腺癌的標志物雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體2[17],腸癌的標志物Ki-67增殖指數(shù)、尾型同源框基因2及細胞角蛋白20[17],卵巢癌的標志物成對盒基因8、P53、Wilm腫瘤基因1等[28]。

采用基因測序?qū)︻惼鞴龠M行評估鑒定,較組織病理學(xué)的評估鑒定方式具有更高的精準度,且能獲得腫瘤的分子譜表達模式,從而更好地捕獲腫瘤內(nèi)及腫瘤間的異質(zhì)性,既有助于在后續(xù)類器官藥物敏感性檢測中分析分子靶向藥物的療效,又有助于類器官樣本庫大數(shù)據(jù)的完善和建立。但由于基因測序時間長、費用相對高,目前用于類器官藥物敏感性檢測方面仍有滯后性及普及性欠佳的問題,因此,可考慮在類器官的基礎(chǔ)研究及轉(zhuǎn)化研究中采用基因測序的鑒定方式。

專家共識11:腫瘤類器官的鑒定是進行藥物敏感性檢測的重要前提,推薦采用組織病理學(xué)方式來鑒定腫瘤類器官,以保證后續(xù)類器官藥物敏感性檢測結(jié)果的可信度。推薦基因測序的鑒定方式用于腫瘤類器官的基礎(chǔ)及轉(zhuǎn)化研究,暫不推薦用于類器官藥物敏感性檢測的臨床實踐服務(wù)(Ⅱ類推薦)。

4.5 腫瘤類器官藥物敏感性檢測結(jié)果的分析與判讀

類器官藥物敏感性檢測報告會由醫(yī)療機構(gòu)或第三方檢測單位以紙質(zhì)版或電子版報告形式呈現(xiàn),反饋給患者及其接診醫(yī)師。不同檢測單位出具的報告中,結(jié)果呈現(xiàn)方式可能不同,大體有幾種形式:對藥物的敏感性報告有的以腫瘤生長抑制形式、半數(shù)抑制濃度形式、效量曲線斜率形式或曲線下面積形式呈現(xiàn)[11,19],有的以幾分類法,如二分類法分出的敏感和耐藥或三分類法分出的敏感、一般、耐藥等形式呈現(xiàn)。最終檢測結(jié)果將會根據(jù)各檢測平臺內(nèi)部標準和參照數(shù)據(jù)進行總結(jié)性概述。例如,基于該患者腫瘤類器官藥物敏感性檢測結(jié)果,該患者可能對伊利替康單藥或卡鉑與多西他賽聯(lián)合治療有效,以上結(jié)果供臨床參考。此外,報告還應(yīng)盡可能展示其他詳細信息,如樣本處理當天的類器官圖片與培養(yǎng)成功的類器官圖片(標記數(shù)量范圍/直徑)、用藥前與用藥后類器官圖片、藥物敏感性檢測曲線圖、檢測結(jié)果量化數(shù)值、檢測結(jié)果總結(jié)性概述、藥物敏感性結(jié)果判斷的參考文獻等信息。

腫瘤類器官藥物敏感性檢測雖是目前最前沿的體外檢測技術(shù),具有出具結(jié)果所需時間短、藥物篩查通量高、預(yù)測效果準確等特點,但仍屬于正在探索的一種檢測方式,目前技術(shù)還不夠成熟,仍在不斷完善中,雖然檢測報告中會給出某種結(jié)論性描述,但基于目前的研究基礎(chǔ),尚無法按照臨床診療指南給出推薦的用藥等級。進行腫瘤類器官藥物敏感性檢測以晚期、復(fù)發(fā)性、多線耐藥等腫瘤患者為主,其病情復(fù)雜,再加上不同專業(yè)的人看待結(jié)果的視角和見解不同,因此不能僅根據(jù)該檢測報告描述就盲目地為患者用藥。應(yīng)該請包含臨床醫(yī)師、藥學(xué)專家、檢測人員、分子病理學(xué)專家等在內(nèi)的多學(xué)科診療團隊,結(jié)合患者病情與腫瘤樣本的其他檢測結(jié)果,參考藥物敏感性檢測報告,進行綜合分析與判斷,為患者制訂最安全且最有可能獲益的治療方案。

專家共識12:推薦腫瘤類器官藥物敏感性檢測報告應(yīng)盡可能提供較為詳盡的信息及關(guān)鍵性的結(jié)論,藥物敏感性檢測結(jié)果僅供參考,推薦檢測報告應(yīng)組織多學(xué)科團隊根據(jù)患者具體病情及其他檢測結(jié)果綜合判讀,為患者制訂最安全且最有可能獲益的治療方案(Ⅰ類推薦)。

5 腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測及展望

5.1 腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測的應(yīng)用場景

利用腫瘤類器官進行藥物敏感性高通量檢測,目前主要是藥物研發(fā)企業(yè)和類器官第三方檢測平臺將其應(yīng)用于新藥研發(fā)的各個階段,涉及新藥研發(fā)(如活性化合物高通量篩選)、臨床前研究(如藥效評價和毒性評價)、準臨床研究(如藥物適應(yīng)證探索和生物標志物發(fā)現(xiàn))。對于已上市藥物,腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測主要應(yīng)用于藥物新增適應(yīng)證的研究及聯(lián)合用藥方案評價。

在臨床實踐中,對于經(jīng)歷過指南所推薦方案治療失敗并且沒有合適臨床試驗參加的患者,在征得患者知情同意的情況下,可建議患者進行腫瘤類器官培養(yǎng)和藥物敏感性高通量檢測,對已上市抗腫瘤藥物進行篩選,為這些患者選擇臨床用藥提供參考。

5.2 腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測的實施基礎(chǔ)

腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測涉及患者類器官在微孔板(通常為384和1536孔板)中的分裝、大規(guī)模藥物微量施加、藥物敏感性判讀等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些步驟通常需要依靠自動化設(shè)備完成,例如,利用自動分液器或移液工作站完成患者類器官在微孔板中的分裝,利用自動微量加樣儀完成不同劑量、不同種類藥物的快速施加,利用高內(nèi)涵細胞成像分析系統(tǒng)、酶標或化學(xué)發(fā)光細胞活性分析系統(tǒng)完成藥物敏感性判讀。未來可以整合腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測關(guān)鍵環(huán)節(jié)的自動化設(shè)備,建立自動化工作站進行腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測。除常規(guī)384和1536孔板外,高通量芯片也是類器官藥敏性測試的未來發(fā)展發(fā)向,具有通量高、檢測靈敏度高、類器官用量少、試劑和儀器成本低、易于實現(xiàn)自動化操作等優(yōu)勢[79-80]。由于腫瘤類器官藥物敏感性高通量檢測通常由第三方檢測平臺完成且費用昂貴,在檢測前務(wù)必向患者及其家屬充分說明并簽署知情同意書。

專家共識13:對于經(jīng)歷過指南所推薦方案治療失敗并且沒有合適臨床試驗參加的患者,在遵守相應(yīng)的法律法規(guī)和征得患者知情同意的情況下,可建議患者進行腫瘤類器官培養(yǎng)和藥物敏感高通量檢測,對已上市抗腫瘤藥物進行篩選,為這些患者進行臨床用藥提供參考(Ⅰ類推薦)。

利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。

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