软组织肉瘤（STS）治疗现状与挑战软组织肉瘤（STS）是一类起源于间充质细胞的恶性肿瘤，在所有恶性肿瘤中占比约 1%，但在儿童和青少年癌症相关死亡中却占比达 20%。其包含超过 50 种亚型，复发率高，临床治疗颇具挑战。常用化疗药物如多柔比星和异环磷酰胺，在早期诊断时的有效率约为 60%，但在晚期骤降至 10%。这主要是因为 STS 具有显著的分子和临床异质性，使得探究其发病机制困难重重，也凸显了个性化化疗选择的重要性。
近年来，3D 培养技术催生了肉瘤球体和类器官等模型，但这些模型存在诸多局限。例如，细胞系来源的球体难以重现原始肿瘤特征，新鲜肿瘤样本来源的球体培养成功率（约 30% - 79%）和增殖率较低。患者来源的类器官（PDOs）虽在多种癌症治疗反应建模中发挥了一定作用，但在临床应用中也面临困境，如预测化疗反应的准确性存争议，定义不明确，培养条件和药物浓度标准化困难等。
PTCs 模型的建立与优化
为解决上述难题，研究人员开发了一种 Matrigel 和血清 - free 的培养系统，用于构建软组织肉瘤患者来源的肿瘤样细胞簇（PTCs）模型。首先，对原始肿瘤样本和培养的球体进行 RNA 测序（RNA-seq），发现二者存在大量差异表达基因（DEGs），这些基因涉及肿瘤坏死因子、丝裂原活化蛋白激酶和 PI3K-Akt 等关键信号通路，其中部分基因与转化生长因子 β（TGF-β）信号高度相关。基于此，研究人员整合相关信息，优化出适合肉瘤 PTCs 生长的培养基。该培养基去除了 TGF-β 等抑制成分，添加了表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）等促进因子，并对培养板或芯片进行修饰，以增强肉瘤簇的形成。
利用优化后的方法，PTCs 的形成主要通过解离的原代细胞自组装成簇，过程在最初 2 天内完成。PTCs 的生长呈现指数、静止和衰退三个阶段，其细胞活力是传统球体的 7 倍，且生长阶段和平台期更长。生成 PTCs 的成功率高达 94.9%，远高于球体的 30.8%。从 2019 年至今，研究人员获取了 254 个样本，涵盖多种肉瘤分类，成功构建了 PTCs 模型，这些特性使 PTCs 模型非常适合在 2 周内进行个性化药物测试。
PTCs 与原始肿瘤的一致性
- 基因组一致性：对 PTCs 和其亲本肿瘤样本进行全面的基因组分析，包括体细胞突变、DNA 拷贝数变异（CNVs）和基因表达谱。结果显示，22 例患者的 PTCs 突变模式与原始肿瘤一致，部分患者无肿瘤特异性基因突变，这与肉瘤的低突变负荷相符。低通量全基因组测序（WGS）分析表明，PTCs 和原始肿瘤的 CNV 特征一致，如去分化脂肪肉瘤（DLPSs）在二者中均表现出 12 号染色体长臂和 CDK4/MDM2 的扩增。不同类型的 STS 在 PTCs 和肿瘤样本中的转录表达模式也高度一致，且基因融合情况在二者中完全一致，这表明 PTCs 能准确重现原始肿瘤的关键基因组特征。
- 病理特征、细胞组成和免疫浸润一致性：通过苏木精和伊红（H&E）染色以及免疫组化（IHC）染色发现，PTCs 与原始肿瘤在病理特征上保持一致。例如，肺泡软组织肉瘤（ASPS）患者的肿瘤和 PTC 样本均呈现出特定的细胞巢模式和 TFE3 标记阳性。免疫荧光染色和流式细胞术分析显示，PTCs 包含多种免疫细胞和间质细胞，其细胞组成和免疫浸润比例与原始肿瘤大致相同。单 细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析进一步证实，PTCs 和原始肿瘤在细胞类型和细胞间异质性方面具有高度一致性，且免疫浸润模式也相似，可分为高、中、低三种类型。
PTCs 作为药物测试平台的应用
- 建立药物测试体系：研究人员参照临床评估标准，定义了 PTCs 药物测试的关键参数，包括药物效应、细胞活力截止值和药物疗效浓度（Ec 值）。通过测量 PTC 簇的面积来量化药物效应，以阴性对照的细胞活力作为质量控制标准，根据客观总体缓解率（ORR）确定细胞活力截止值为 0.7，即细胞活力小于 0.7 判定为药物有效，大于等于 0.7 则为无效。通过测试不同浓度的化疗药物对 PTCs 的影响，确定了每种药物的 Ec 值。
- 评估测试可行性和准确性：对 134 例患者的 PTC 样本进行药物测试，结果显示药物敏感性在不同孔之间的生物学重复性和一致性良好，平均变异系数（CV）为 0.23，91% 的 CV 小于 0.50，Pearson 相关系数为 0.80，Spearman 相关系数为 0.90。在多 孔芯片上进行的 423 次 PTC 检测实验也证明了该测试的高重复性，这表明 PTCs 可用于高通量药物筛选。
- 临床验证：在一项包含 47 例患者的临床验证队列中，PTCs 测试结果与患者的实际临床反应高度一致。在区分完全缓解 / 部分缓解（CR/PR）和疾病进展（PD）方面，PTCs 的准确率高达 100%；在区分 CR/PR 和稳定疾病（SD）/PD 时，准确率为 78.3%。受试者工作特征（ROC）曲线分析显示，PTCs 在预测临床敏感性和耐药性患者方面表现出色，曲线下面积（AUCROC）在不同分组中均达到较高水平。
PTCs 指导临床治疗的案例
研究人员运用 PTCs 为一名滑膜肉瘤（SS）患者指导化疗方案的选择。该患者在接受传统治疗后出现复发和转移，经检测发现其存在 SS18-SSX2 融合和 BRAF p.V600E 突变。PTCs 药物测试显示，BRAF 抑制剂维莫非尼（Vem）和达拉非尼（Dab）联合曲美替尼（Tra）的治疗方案对患者的 PTCs 具有显著抑制作用。基于此，患者接受了达拉非尼联合曲美替尼的治疗，随后影像学检查显示患者的肿瘤病灶明显缩小，达到了部分缓解（PR），这充分展示了 PTCs 在指导临床治疗方面的巨大潜力。
PTCs 的优势、局限性与展望
PTCs 在软组织肉瘤的个性化治疗中展现出诸多优势。它能在 10 天内进行数百种个性化药物测试，准确预测患者对靶向药物或化疗的临床反应，为患者提供更精准的治疗方案。与其他体外肿瘤模型相比，PTCs 在确定药物有效浓度和截止值方面更符合临床实际情况，还可用于评估免疫疗法的效果。目前，基于 PTCs 的优势，研究人员已开展了七项临床试验，部分已取得有前景的结果。
然而，PTCs 模型也存在一些局限性。长期培养和传代可能导致基质细胞和免疫细胞丢失，影响药物反应模式；由于缺乏内皮细胞和肝细胞，PTCs 无法测试基于血管生成或前药疗法的反应；此外，研究样本量较小，需要大规模临床试验进一步验证其在个性化医学中的临床适用性。
未来，研究人员计划进一步优化培养基，以提高不同肉瘤亚型的培养成功率和药物预测准确性。针对 SD 患者，将扩大临床试验规模，整合更详细的病理信息，更精确地评估 PTCs 的测试结果。同时，利用 PTCs 进行大规模药物测试，探索药物的非标签使用或同情用药，为患者提供更多的治疗选择。
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