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
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显著相关，表明该模型可助力肿瘤精准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最常见的转移形式，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。
结直肠癌肝转移的3D打印模型高度保留相应亲本肿瘤组织的组织病理学和基因组学特征
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。
结直肠癌组3D打印模型的研究过程
结直肠癌肝转移组3D打印模型的研究过程
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）两个维度精准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，可助力精准化、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。
结直肠癌肝转移的3D打印模型化疗药物敏感性测试结果与临床治疗实际反应具有相关性
第一作者：孙航
北京协和医院2021级科研型博士研究生，师从肝脏外科毛一雷教授，以第1作者（含共同）在Advanced Science , Cell Death & Disease , International Journal of Surgery等杂志发表多篇SCI 文章。
通讯作者：杨华瑜
副研究员，硕士研究生导师。主要研究方向为3D生物打印技术在肝脏疾病、恶性肿瘤及药物研究中的应用。承担多项国自然和北自然项目，参与多项国家级科研项目，发表100余篇SCI文章，获得中华医学科技奖三等奖。
通讯作者：毛一雷
主任医师，博士研究生导师。中国医师协会肝脏外科医师委员会副主任委员，中华医学会外科分会肝脏学组委员。获中华医学科技奖三等奖。主持参与多个国家级科研项目。在国内外著名期刊发表论文100余篇，任Hepatobiliary Surgery and Nutrition杂志主编，国内11家核心期刊的副主编和编委，美国Journal of Gastrointestinal Surgery编委。获得国家专利2项。