Cancer Res：提高乳腺癌化疗效果的新技术

癌症一种悲惨的现状在于，所使用的治疗药物有剧毒，它们的有效性在不同患者当中有着无法预见的差异。然而，最近科学家研发出一种新型技术将改变这一现状，这种技术称为“培养皿肿瘤”，能够在化疗开始之前，快速评估特定抗癌物鸡尾酒对患者肿瘤有何效果。相关研究结果发表在最近的《Cancer Research》。

　　

生物通报道：癌症一种悲惨的现状在于，所使用的治疗药物有剧毒，它们的有效性在不同患者当中有着无法预见的差异。然而，最近科学家研发出一种新型技术将改变这一现状，这种技术称为“培养皿肿瘤”，能够在化疗开始之前，快速评估特定抗癌物鸡尾酒对患者肿瘤有何效果。

以美国范德堡大学助理教授Melissa Skala为首的一组生物医学工程师，开发出的这种新技术，利用荧光成像来监测从患者移除的三维肿瘤块接触不同抗癌药物的反应。

最近在《Cancer Research》发表的一篇论文中，作者将该技术应用于三种主要形式的乳腺癌。他们报道称，当暴露于一种有效药物时，这种检测方法可在72小时内，检测到所有三种肿瘤代谢活性水平的显著下降，然而耐药性肿瘤却没有显示出变化。

根据美国癌症协会资料显示，在美国有八分之一的妇女会在有生之年患上浸润性乳腺癌。每年大约有40,000名女性死于乳腺癌，因此乳腺癌是第二大女性癌症死亡原因，仅次于肺癌。

当乳腺癌被诊断时，患者接受的药物治疗，主要是根据用以鉴别肿瘤类型的活检结果。在两到三个月后，通过确定肿瘤是否缩小或持续增长，评估初始治疗的效果。

根据一些研究，每年在超过100,000例乳腺癌当中，患者从未对标准药物有反应，无论是最初的还是经过多次剂量的。因此，33%到43%的患者必须换到不同的药物组合。

Skala说：“现在这是一个猜谜游戏。我们希望，我们的这种检测法，通过让医生在治疗开始之前为每位患者制定最有效、毒性最小的化疗法，从而能够显著提高乳腺癌患者的生存机会。”

当前，有超过100种不同的抗肿瘤药物是可用的，但是只有10到15种是经常使用的。

新型“培养皿肿瘤”方法，首先在手术切除或活检过程中取得患者的癌组织，将其切割成小块，然后放在一种特殊的胶原凝胶中，该凝胶将它们保持为“类器官”，保留原发肿瘤的三维结构，也包括来自肿瘤环境的支撑细胞。

培养肿瘤细胞的传统方法，可产生一个单一的细胞层，表现得与原发肿瘤非常不同。所以癌症研究人员开发出培养三维肿瘤类器官的方法，模拟原发肿瘤的行为，因此可以研究它们是如何成长的。

研究生Alex Walsh在该方法的开发过程中起到了关键作用，他指出：“这是首用三维培养方法，来预测不同药物对患者肿瘤的有效性。”

研究人员使用一种称为“代谢光成像（optical metabolic imaging）”的技术，来测量类器官的活动水平。测量所产生的荧光强度的差异，可提供一种“细胞代谢的动态读数”，这是一种敏感的药物反应生物标志物。他们的测试表明，在24小时内对药物暴露有反应。

Skala说：“我们给了肿瘤一拳，看它如何反应。这种方法很便宜和快速，适用于高通量筛选，因此它可以用来同时检测几十种药物或药物组合。”

该试验还能检测类器官中所有个体细胞的反应。Skala指出，这很重要，因为肿瘤并不都相同，一些类型的肿瘤细胞可能对一种特定药物有不同的反应。如果一种给定的药物鸡尾酒可杀死90%的癌细胞，但不影响其余10%，耐药性肿瘤细胞就能接管并导致肿瘤重新长成。

Skala说：“我们的检测法，使我们能够找到杀死肿瘤中所有癌细胞的药物组合。”

到目前为止，他们用治疗乳腺癌常用的四种药物和两种实验性药物，在小鼠和六份人类肿瘤样本中大范围地检测了这种方法。Walsh说，下一步是测试来自更多人类患者的肿瘤。如果这些试验能够验证检测结果，就如研究人员预想，他们估计，这种检测法将在5到10年之内成为临床可用。

在验证了乳腺癌的检测结果之后，他们想看看这种方法对胰腺癌的影响如何。虽然胰腺癌是很罕见的，在美国占所有癌症的大约3%，但它的死亡率非常高，约占癌症死亡的7%。

（生物通：王英）

延伸阅读：Cancer Res：有效治疗乳腺癌的“组合拳”

生物通推荐原文摘要：
Quantitative Optical Imaging of Primary Tumor Organoid Metabolism Predicts Drug Response in Breast Cancer
Abstract: There is a need for technologies to predict the efficacy of cancer treatment in individual patients. Here, we show that optical metabolic imaging of organoids derived from primary tumors can predict the therapeutic response of xenografts and measure antitumor drug responses in human tumor–derived organoids. Optical metabolic imaging quantifies the fluorescence intensity and lifetime of NADH and FAD, coenzymes of metabolism. As early as 24 hours after treatment with clinically relevant anticancer drugs, the optical metabolic imaging index of responsive organoids decreased (P < 0.001) and was further reduced when effective therapies were combined (P < 5 × 10−6), with no change in drug-resistant organoids. Drug response in xenograft-derived organoids was validated with tumor growth measurements in vivo and staining for proliferation and apoptosis. Heterogeneous cellular responses to drug treatment were also resolved in organoids. Optical metabolic imaging shows potential as a high-throughput screen to test the efficacy of a panel of drugs to select optimal drug combinations.