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類器官丨為腫瘤患者替身試藥,引領生物與醫學研究新風尚

根據世界衛生組織旗下的International Agency for Research on Cancer(IARC)最新發布的2018年全球癌症報告顯示,中國癌症發病率、死亡率全球第一。數據顯示,中國有380.4萬新增癌症病例,229.6萬癌症死亡病例,相當於我國每天有超過1萬人確診癌症、6000多人死於癌症。中國癌症防治形勢仍非常嚴峻!

導致癌症高死亡率的主要原因,歸根於早期診斷率低和治療不當。如果癌症患者能在早期確診後及早得到精準藥物的治療,不但有利於癌症的控制與預後,還能為患者減少經濟負擔。

那麼,有沒有這樣的「替身」,可以為患者進行體外試藥呢?

答案是:腫瘤類器官!

u 什麼是腫瘤類器官?

通過從患者體內提取腫瘤組織,進行特殊的體外3D培養後,可形成的腫瘤類器官。與患者自身腫瘤組織相比,腫瘤類器官不僅擁有與之高度相似的空間組織和對應組織器官的功能,還可以模擬腫瘤於體內的生長、轉移、脫落、分化以及基因突變等生理病理過程。

腫瘤類器官3D結構示意圖

(圖片版權歸創芯國際生物有限公司所有,侵權必究)

荷蘭科學家Hans Clevers最先提出腫瘤類器官概念,系統闡述了體外培養乳腺癌類器官的方法,並於2017年完成了規模宏大的乳腺癌類器官項目,建立全球首個乳腺癌類器官庫。

由於類器官在人體生物研究中具有巨大的應用前景,被Nature Methods評為2017年度生物技術。

2018年《Science》上發表了一項關於類器官葯敏測試的臨床應用研究:通過利用體外培養出的腫瘤類器官進行化療藥物敏感性測試並用於指導臨床用藥,與患者實際療效進行對比,發現在預測抗癌藥物的有效性上,類器官具有100%的敏感性,93%的特異性,88%的陽性預測值以及 100%的陰性預測值。

2019年2月初,頂級醫學期刊NEJM(IF=79)上發表了一篇名為「Organoids —Preclinical Models of Human Disease」的綜述。該文章在102篇參考文獻的基礎上,詳細解讀類器官模型的起源、發展及其廣闊的應用前景。文中指出,類器官在構造疾病研究模型上具有維持基因組穩定性、降低實驗複雜性的獨特優勢。在藥物敏感性篩查方面,類器官更是具備高通量、高特異性的特點,為腫瘤精準藥物治療提速!

u 如何培養腫瘤類器官?

創芯(國際)生物科技有限公司(以下簡稱「創芯(國際)」)旗下的創芯實驗室通過多年研究,建立了完整的類器官培養技術體系。首先,從患者體內獲取腫瘤組織,清洗以防止汙染,經消化、分散、過濾、離心後分離出腫瘤細胞。然後,選擇合適的生物材料作為三維培養的細胞外基質,通過模擬腫瘤細胞基質環境進行培植。最後,形成體外類器官模型。據統計,創芯實驗室培養的類器官覆蓋19種常見惡性腫瘤,樣本類型從手術標本到活檢組織和胸腹水,總體培養成功率高達85%以上。

凍存、復甦、傳代後的腸癌類器官

(圖片版權歸創芯國際生物有限公司所有,侵權必究)

正常腸粘膜類器官培養第三周形態

▲肝癌腫瘤乾細胞表面標誌空間表達的異質性

以肝癌類器官為例,在肝癌類器官培養第12天進行熒光染色,可以看到腫瘤類器官不僅在最大程度上模擬人體腫瘤微環境,還能保持腫瘤異質性。(如下圖示)

u 如何鑒定類器官?

創芯實驗室通過基因測序比對、細胞動力學分析、免疫組化,分別從分子、細胞和組織病理三個維度進行鑒定類器官和患者腫瘤的同源性。

u 類器官可以做什麼?

類器官集多重優勢於一身,在臨床上為患者進行體外試藥只是它的一小部分功能,它更多用於醫學研究、生物學研究、新葯研發等多個方面。在眾多生物技術中,類器官受到越來越多的關注與應用,足以引領生物與醫學新風尚!

在臨床應用方面,類器官不僅可以用於化療葯、靶向葯、新型抗腫瘤抗體葯等藥物敏感性檢測,還可以用於體外放療敏感性檢測,輔助臨床治療決策,有效優化醫療資源配置,節省醫保資源。對患者而言,通過類器官葯敏檢測技術,在疾病的各個階段,均可快速檢測出最適合患者的藥物治療方案,降低藥物毒副作用、耐葯風險和腫瘤複發幾率,在避免「走彎路」的同時減輕患者的經濟負擔。

在生物科研方面,類器官具備腫瘤異質性,其基於表達於來源腫瘤組織的基因表達完全一致,堪稱「培養皿中的微器官」,在疾病模型研究、腫瘤分子研究、再生醫學研究、精準醫學研究等多方向均有廣泛的應用前景。

在新葯研發方面,類器官可作為最佳的體外模型,可大幅度縮短臨床前試驗與臨床試驗的周期、降低開發成本與風險,扭轉新葯開發缺乏臨床前大數據的劣勢,為新葯研發提供最優質的平台。

u 創芯(國際)攜手義大利IFOM研究院共建中歐類器官研究中心

義大利IFOM研究所是歐洲三大腫瘤研究所之一,有腫瘤生物技術領域的「知識孵化器」的美譽。在中國科技部部長王志剛和義大利教育、大學與科研部部長史蒂芬妮·賈尼尼的共同見證下,創芯(國際)與IFOM研究院於2018年12月4日正式簽署戰略合作協議,共同成立中歐類器官研究中心。雙方致力在類器官標準體系的建立及植物藥物篩選集成研究和產業化開發方面方面開展深度務實的合作,共同推動精準醫學發展。

IFOM和創芯(國際)負責人共同簽署「中歐類器官研究中心」戰略合作協議

創芯(國際)生物科技有限公司簡介

創芯(國際)生物科技有限公司是一家類器官技術與人工智慧於一體的前沿科技企業,下設類器官研究中心與科研轉化平台,在澳門、廣州、北京分別設立第三方檢驗所機構,擁有國際領先的腫瘤類器官全產業鏈技術平台及腫瘤類器官庫,專註腫瘤類器官技術的開發和應用轉化,致力成為精準醫學與再生醫學的領跑者。

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