腫瘤類器官(PDO)顧名思義,即體外3D培養(yǎng)的“迷你腫瘤",主要用于對(duì)腫瘤患者的個(gè)體化用藥指導(dǎo)(即腫瘤伴隨/補(bǔ)充診斷)。
2021年,全球新增腫瘤患者逾2,000萬,我國(guó)占比20%;國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)預(yù)計(jì)2070年全球新發(fā)3,400萬例腫瘤患者。如何快速選擇適合自身的治療藥物是患者最迫切的需求,以便盡可能抓住黃金救治時(shí)間、減少不必要的藥物開支。據(jù)研究機(jī)構(gòu)估算,全球腫瘤伴隨診斷市場(chǎng)規(guī)模約60億美元,并以20%的CAGR增長(zhǎng)。
全球腫瘤患者數(shù)量
PDO的細(xì)胞來源主要是成體干細(xì)胞(ASC),通常來自于腫瘤患者的活檢組織,培養(yǎng)體系較多能干細(xì)胞(PSC)簡(jiǎn)單。因其技術(shù)成熟、取材簡(jiǎn)單、建模周期快捷,適合為患者“替身試藥"。隨著全球老齡化加劇、醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步、以及抗癌藥物推陳出新,腫瘤伴隨診斷將成為廣大患者的剛性需求。
腸道腫瘤類器官的培養(yǎng)流程
PDO在腫瘤伴隨診斷領(lǐng)域不得不讓人感嘆“宛宛類NGS",兩種技術(shù)各有千秋,兩相結(jié)合可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。二代基因測(cè)序(NGS)在生殖篩查、腫瘤伴隨診斷方面已取得深遠(yuǎn)發(fā)展。根據(jù)燃石招股書,我國(guó)NGS腫瘤伴隨診斷市場(chǎng)在2030年有望達(dá)到300億元規(guī)模,年復(fù)合增速35%。但NGS存在檢測(cè)盲點(diǎn)、無法覆蓋化療藥等弊端,且對(duì)發(fā)生耐藥后的篩藥能力有限。
另外,癌癥的最大特點(diǎn)——腫瘤異質(zhì)性,會(huì)導(dǎo)致同癌種同分期分子分型的不同患者所需用藥方案并不相同,正所謂“沒有相同的兩片樹葉",可見定制化用藥方案對(duì)癌癥患者的巨大價(jià)值。
PDO評(píng)測(cè)化療藥的優(yōu)勢(shì)更加顯著,尤其針對(duì)晚期轉(zhuǎn)移、出現(xiàn)耐藥的患者更具有藥物篩選價(jià)值,有效應(yīng)對(duì)腫瘤異質(zhì)性問題,真正做到1v1個(gè)體化用藥指導(dǎo)。也正因此,Hans Clevers將類器官定義為Next Generation Diagnosis(NGD)。
腫瘤伴隨診斷領(lǐng)域各技術(shù)對(duì)比
不過,由于活檢組織一般僅含有器官的上皮部分,缺乏基質(zhì)、神經(jīng)和血管系統(tǒng),PDO目前還無法預(yù)測(cè)抗VEGR類藥物。隨著血管化甚至神經(jīng)化構(gòu)建、以及PSC培養(yǎng)技術(shù)的成熟,PDO未來有望覆蓋更多藥篩種類。另外,微流控芯片、CRISPR-Cas9、iPSC等前沿技術(shù)的加持,讓類器官有可能無限趨近于人體,從而完成從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的“補(bǔ)充"轉(zhuǎn)為“替代"。
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類器官培養(yǎng)注意什么?
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在類器官培養(yǎng)過程中,溫度和氣體濃度的均一性對(duì)于細(xì)胞的分化和功能表達(dá)至關(guān)重要。LAB-MI二氧化碳培養(yǎng)箱通過先進(jìn)的溫控技術(shù)和氣體控制系統(tǒng),能夠在整個(gè)培養(yǎng)箱內(nèi)保持恒定的溫度和氣體濃度,從而保證不同位置的類器官能夠得到相似的培養(yǎng)環(huán)境,減小其狀態(tài)特性差異。
LAB-MI 二氧化碳培養(yǎng)箱
LAB-MI二氧化碳培養(yǎng)箱具有便攜式設(shè)備的特點(diǎn),可以隨時(shí)掌握培養(yǎng)狀態(tài)。培養(yǎng)類器官是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程,可能需要長(zhǎng)時(shí)間的觀察和調(diào)整。多屏互動(dòng)能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度、氣體濃度等參數(shù),一旦發(fā)現(xiàn)問題(如二氧化碳耗盡、斷電等突發(fā)情況),可以及時(shí)報(bào)警,并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行挽救。這樣可以避免因?yàn)橐馔馇闆r導(dǎo)致的巨大損失,保證類器官的成功培養(yǎng)。
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