科学家们开发了一种创新方法，在实验室中生长个体患者的脑肿瘤，以尽可能接近原始结构和母肿瘤的分子特性。这种模型中的药物测试与实际患者反应非常吻合，使其成为研究治疗方法的宝贵工具。
科学家来自德国癌症研究中心（DKFZ）和上海科技大学，开发了一种创新方法，在实验室中生长个体患者的脑肿瘤，以尽可能接近原始结构和母肿瘤的分子特性。这种模型中的药物测试与实际患者反应非常吻合，使其成为研究治疗方法的宝贵工具。
肿瘤类器官，即从手术材料中在培养皿中生长的迷你肿瘤，现在在癌症研究中得到广泛使用。许多研究小组已经发展出培养脑肿瘤的方法，特别是针对非常侵袭性的胶质母细胞瘤。然而，肿瘤的复杂性是这一研究的主要挑战。在许多现有的方法中，迷你肿瘤很快就会失去重要特性，或者肿瘤细胞与其环境之间的相互作用无法得到充分表示。
海坤·刘博士的这一新模型依赖于脑类器官——一种由诱导的人类多能干细胞生成的“迷你大脑”。在这些展现脑类特性的类器官中，研究人员生长新收集的肿瘤样本。这创造了一个准确模拟细胞类型多样性、复杂的肿瘤环境和原始肿瘤分子特征的肿瘤模型。研究者为这一新方法命名为IPTO（个性化患者肿瘤类器官）。该方法已在海德堡、曼海姆的医院进行患者样本测试，并在与上海科技大学的合作下，在大量脑肿瘤患者中进一步验证。
“使用IPTO，我们不仅能够维持肿瘤的结构和异质性，还能预测它们对不同疗法的反应，”研究负责人海坤·刘解释道。该方法之所以特别，是因为它可以应用于各种中枢神经系统肿瘤，从侵袭性脑肿瘤如胶质母细胞瘤到在约20%癌症患者中发生的脑转移癌。在目前的研究中，团队从多达48种肿瘤实体中培养了IPTO，包括儿童脑肿瘤、不同形式的胶质母细胞瘤，以及乳腺癌、肺癌或结肠癌脑转移。
“我们假设IPTO模型中神经元与癌细胞之间的通信有利于中枢神经系统肿瘤的生长，反映了近年来癌症神经科学的发展，”刘解释道。
研究人员发现，IPTO模型在测试化疗或其他抗癌药物对个体肿瘤的有效性方面特别有用。在对35名胶质母细胞瘤患者的前瞻性研究中，IPTO能够准确预测对重要药物替莫唑胺的反应。这标志着IPTO成为第一个在前瞻性临床环境中预测患者反应的脑肿瘤前临床模型。在用脑转移肿瘤生长的IPTO进行的实验中，培养皿中的迷你肿瘤也准确反映了靶向药物的治疗结果——这是向个性化医学迈出的决定性一步。由于免疫细胞的数量在IPTO和母肿瘤之间也相符，这些迷你肿瘤已经在测试其预测免疫治疗有效性的适用性。
“我们非常兴奋的是，来自许多不同国家的医生已经向我们咨询，探索如何使用IPTO模型更快、更可靠地为他们的患者找到最佳治疗选择，”干细胞专家刘说道，他刚与同事创立了DKFZ的衍生公司，以进一步探索IPTO在药物测试中的潜力，团队将收集药物治疗的高质量分子数据，并将这些数据用于训练先进的人工智能模型，帮助找到最佳的脑癌患者治疗方案。然而，在可以用于患者护理之前，该方法仍需进一步评估。
