近日，北京大學(xué)人民醫(yī)院胸外科王俊院士課題組與清華大學(xué)劉鵬研究員課題組、北京航空航天大學(xué)陳曉芳副教授課題組合作類器官與芯片結(jié)合的研究新成果“Patient-derived organoids analyzed on a superhydrophobic microwell array for predicting drug response of lung cancer patients within a week”在國(guó)際著名期刊Nature Communications在線發(fā)表。該研究通過開展跨領(lǐng)域、面向臨床的聯(lián)合攻關(guān)，將微流控芯片與腫瘤類器官這兩項(xiàng)前沿技術(shù)結(jié)合，研發(fā)出全新的集成超疏水微孔陣列芯片（InSMAR-chip），顯著提高了對(duì)腫瘤患者抗癌藥物臨床療效預(yù)測(cè)的效率和時(shí)效。

論文截圖

在精準(zhǔn)治療時(shí)代，腫瘤體外藥敏預(yù)測(cè)是個(gè)體化治療的重要研究方向。近年來，腫瘤類器官技術(shù)取得重要進(jìn)展，在多個(gè)癌種中均開發(fā)出預(yù)測(cè)患者對(duì)于藥物抗癌療效的體外模型。但在肺癌領(lǐng)域，腫瘤類器官模型的構(gòu)建和應(yīng)用受限于效率和時(shí)耗等問題，較其它癌種更為困難。

研究團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了腫瘤樣本的處理方法，采用機(jī)械處理方法從手術(shù)切除和活檢的新鮮腫瘤組織中培養(yǎng)出大量肺癌類器官（lung cancer organoids, LCOs），證實(shí)LCOs保留了親代腫瘤的組織學(xué)與遺傳學(xué)特征，能在長(zhǎng)期體外培養(yǎng)和傳代后保持穩(wěn)定，具有無限傳代擴(kuò)增的潛力。團(tuán)隊(duì)采用全新的集成超疏水微孔陣列芯片（InSMAR-chip），將其用于LCOs的高通量三維培養(yǎng)和分析，由于芯片上的微孔體積為納升量級(jí)，大幅降低樣本消耗量和培養(yǎng)時(shí)耗，一周時(shí)間內(nèi)即可完成藥物反應(yīng)的測(cè)試，并獲得藥敏結(jié)果。后續(xù)實(shí)驗(yàn)充分證明，這些藥物測(cè)試結(jié)果與患者來源的異種移植物、腫瘤的基因突變和臨床結(jié)果高度吻合。

研究團(tuán)隊(duì)建立了一套有效的肺癌樣本處理和分析方法，相比基于PDO的藥敏試驗(yàn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)周甚至數(shù)月的檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)，新方法的時(shí)效性優(yōu)勢(shì)突出，檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)更符合臨床實(shí)踐的要求。他們使用InSMAR-chip進(jìn)行LCOs藥物敏感性檢測(cè)的結(jié)果，通過與PDX模型、基因突變和臨床實(shí)際療效的對(duì)比，均證實(shí)能夠預(yù)測(cè)體內(nèi)腫瘤對(duì)抗癌藥物的反應(yīng)，并具備藥物篩選的潛力。LCOs模型與微流控芯片的結(jié)合，為臨床預(yù)測(cè)患者特異性藥物反應(yīng)提供了一種有效、可靠的技術(shù)手段。

此項(xiàng)芯片與類器官結(jié)合的前沿技術(shù)會(huì)為腫瘤類器官預(yù)測(cè)藥物臨床反應(yīng)帶來新的突破，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)協(xié)同努力，期待這項(xiàng)技術(shù)在未來發(fā)展出更多的應(yīng)用場(chǎng)景，并轉(zhuǎn)化于臨床，打通精準(zhǔn)醫(yī)療的最后一公里。

王俊和劉鵬、陳曉芳為該論文通訊作者。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院已畢業(yè)博士生胡亞偉（現(xiàn)為醫(yī)學(xué)院博士后）、北京大學(xué)人民醫(yī)院胸外科副主任醫(yī)師隋錫朝為本文共同第一作者。

來源：北京大學(xué)