肿瘤类器官一直是癌症研究的关键工具，然而，现有的脑瘤类器官模型存在诸多短板。多数已建立的脑瘤类器官主要针对恶性胶质母细胞瘤，虽然能在一定程度上保留肿瘤的形态、细胞组成、基因组异常和侵袭性等特征，但在模拟肿瘤细胞与正常脑组织的相互作用方面存在明显不足。并且，这些模型在体外培养后，免疫细胞以及肿瘤相关免疫微环境细胞数量大幅减少，无法真实还原患者肿瘤的病理特征。更为关键的是，针对低级别胶质瘤及脑转移瘤的类器官体系至今仍是空白状态，严重限制了其在临床反应预测中的应用。
近日，上海科技大学免疫化学研究所、上海临床研究中心携手复旦大学附属华山医院、德国癌症研究中心等多家单位，取得了一项在脑肿瘤研究领域具有重大意义的成果。他们成功建立了一种新型个体化患者肿瘤类器官（IPTO）模型，该成果“Individualized Patient Tumor Organoids Fully Recapitulate Human Brain Tumor Ecosystems and Predict Patient Response to Therapy” 为题，发表于国际知名期刊《Cell Stem Cell》上。
展开剩余58%为攻克这些难题，研究团队独辟蹊径，将患者来源的原发肿瘤组织（PTs）巧妙植入由多功能诱导性干细胞（iPSC）构建的迷你大脑类器官（mini-brain）中，成功实现了肿瘤细胞在类脑环境中的生长与侵袭模拟。借助这一创新方法，研究团队建立起了一个庞大的生物样本库，包含 326 个患者组织来源的样本，覆盖了多达 48 种脑部肿瘤类型，其中不仅有各类高级别和低级别成人肿瘤，还囊括了儿童肿瘤及脑转移瘤等。经组织病理学、基因组学、表观遗传学以及单细胞测序分析证实，IPTO 模型真实地保留了患者肿瘤的细胞异质性及分子病理学特征，能够精准预测患者的药物反应。
图示：该Sunburst 图展示了本研究中用于生成 IPTOs 的样本数量和肿瘤亚型占比，研究人员通过这种方法建立起326个病人组织来源的生物样本库，涵盖了48种中枢神经系统肿瘤类型，包括成人肿瘤，儿童肿瘤以及脑转移瘤等。
与传统的脑瘤类器官模型相比，IPTO模型的成功率更高，能够维持肿瘤免疫微环境特别是免疫细胞的细胞组成，并高度保持肿瘤内部的空间异质性，是目前所知唯一能够做到这一点的模型。更为重要的是，研究团队开展了一项前瞻性的临床验证，利用IPTO模型预测脑瘤患者对标准化疗药物替莫唑胺的反应，结果表明，IPTO模型能够精准预测病人反应，也表明IPTO技术成功达到了预测性临床前模型的标准。
因其独特优势及建立初就深度结合临床等特点，IPTO技术已经在中德多个医院得到快速独立验证，并且已经可以应用到化疗、靶向治疗、免疫治疗和细胞治疗药物预测。德国合作团队也已经成功把这项技术整合到TCRT临床试验流程之中。基于IPTO技术的多项国际临床应用合作也在稳步推进中。（来源：上海科技大学）
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