协和肝脏外科等发现3D打印肿瘤模型可预测患者化疗效果

近日，北京协和医院肝脏外科、中国医学科学院生物医学工程研究所与南京医科大学第一附属医院普通外科在Advanced Science（中科院一区，IF:15.1）杂志上以论著形式发表了3D模型预测化疗效果的研究进展。团队以患者原发肿瘤细胞构建结直肠癌和结直肠癌肝转移的3D打印肿瘤模型。3D打印肿瘤模型对不同化疗药的敏感性存在高度异质性，与化疗患者的临床疗效相关，表明该模型可助力肿瘤精治疗和临床药物研发。本研究得到了国家自然科学基金及中央高水平医院临床科研专项的支持。

结直肠癌是全球发病率第三位、死亡率第二位的恶性肿瘤。结直肠癌肝转移是结直肠癌常见的转移形式，也是患者死亡的主要原因，目前主要治疗手段是手术切除和全身化疗。但由于结直肠及转移肿瘤的高度异质性，相当一部分的结直肠癌患者未能从化疗中获益。

研究团队首先纳入了40例结直肠癌患者和31例结直肠癌肝转移患者，利用3D生物打印技术成功构建了37例结直肠癌3D打印模型和29例结直肠癌肝转移3D打印模型，建模成功率达93%。3D打印模型通过细胞-细胞与细胞-生物墨水的相互作用来模拟复杂的肿瘤微环境，建模时间只需2小时左右。

研究团队对模型及相应的亲本肿瘤组织进行组织学染色和全外显子组学分析，证明模型高度保留了亲本肿瘤的组织病理学和基因突变谱特征。

研究团队又对37例结直肠癌和24例结直肠癌肝转移的3D打印模型进行3种临床化疗药物（5-氟尿嘧啶、伊立替康、奥沙利铂）敏感性测试，发现来自不同个体模型的化疗效果存在高度异质性反应，与目前在临床上观察到化疗效果不佳的现状相符合。

研究团队将20例接受术前新辅助化疗的结直肠癌肝转移患者的实际临床反应与3D打印模型的药物敏感性测试结果进行相关性分析，发现两者高度相关。结直肠癌肝转移3D打印模型可以从疾病控制（相对敏感）和疾病进展（相对耐药）两个维度精预测接受新辅助治疗患者的临床反应。这表明3D打印模型具有预测患者临床药物治疗反应的应用潜力，可助力精化、个体化治疗，加速新药的临床研发。下一步，研究团队将在更大的患者群体中检测3D打印模型的预测效果。