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来自德国癌症研究中心（DKFZ）和上海科技大学的科学家们已经开发出一种创新的方法，可以在实验室中尽可能地模仿原始肿瘤的结构和分子特性来培养个体患者的脑肿瘤。该模型中的药物测试被发现与实际患者反应非常相关，使其成为研究治疗的有价值的方法。
来自德国癌症研究中心（DKFZ）和上海科技大学的科学家们已经开发出一种创新的方法，在实验室中培养个体患者的脑肿瘤，尽可能地模仿原始结构和亲本肿瘤的分子特性。该模型中的药物测试被发现与实际患者反应非常相关，使其成为研究治疗的有价值的方法。
肿瘤类器官，即从手术材料在培养皿中生长的微型肿瘤，现在广泛应用于癌症研究。许多研究小组已经开发出了在实验室培养脑肿瘤的方法，特别是对于非常具有侵袭性的胶质母细胞瘤。然而，肿瘤的复杂性是这项研究的主要挑战。在许多现有的方法中，微型肿瘤很快失去了重要的特性，或者肿瘤细胞与其环境之间的相互作用不能得到充分的表征。
来自DKFZ的 Haikun Liu的新模型依赖于脑类器官——一种由诱导的人类多能干细胞产生的“迷你大脑”。在这些表现出类似大脑特性的类器官中，研究人员培育了新收集的肿瘤样本。这创建了一个精确模拟细胞类型多样性、复杂肿瘤环境和原始肿瘤分子特征的肿瘤模型。研究人员将这种新方法命名为IPTO（个体化患者肿瘤类器官）。该方法在海德堡和曼海姆医院的患者样本中进行了测试，并与上海科技大学合作在上海的大量脑肿瘤患者中进一步验证。
“有了IPTO，我们不仅可以保持肿瘤的结构和异质性，还可以预测它们对不同疗法的反应，”研究负责人刘海坤解释说。这种方法的特别之处在于，它可以应用于广泛的中枢神经系统肿瘤，从胶质母细胞瘤等侵袭性脑肿瘤到脑转移瘤（约占所有癌症患者的20%）。在目前的研究中，研究小组培养了多达48种肿瘤实体的IPTO，包括儿童脑肿瘤、不同形式的胶质母细胞瘤、乳腺癌、肺癌或结肠癌脑转移瘤。
Liu解释说：“我们假设IPTO模型中神经元和癌细胞之间的交流有利于中枢神经系统肿瘤的生长，这反映了癌症神经科学的最新进展。”
研究人员发现IPTO模型对于测试化疗或其他抗癌药物对单个肿瘤的疗效特别有用。在一项对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是第一个在前瞻性临床环境中预测患者反应的脑肿瘤临床前模型。在用脑转移瘤生长的ipto进行的实验中，培养皿中的微型肿瘤也准确地反映了靶向药物的治疗结果——这是个性化医疗的决定性一步。由于免疫细胞的数量在ipto和它们的母体肿瘤之间也是匹配的，因此迷你肿瘤已经在测试它们是否适合预测免疫疗法的有效性。
“我们非常兴奋，来自许多不同国家的医生已经与我们联系，探索如何使用IPTO模型，为他们的病人更快速、更可靠地找到最佳治疗方案。”干细胞专家刘说，他刚刚与他的同事们建立了一个DKFZ衍生公司，以进一步探索ipto用于药物测试的潜力，该团队将从药物治疗中收集高质量的分子数据，并使用这些数据来训练先进的人工智能模型，这可能有助于找到脑癌患者的最佳治疗方法。然而，该方法在用于患者护理之前仍需进一步评估。
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