类器官建模与鉴定技术服务

“活”样本库：肿瘤类器官模型建模与鉴定技术服务

图1：肿瘤类器官建模技术服务

一、新一代“活细胞”类器官样本库

       传统的肿瘤生物样本库一般选择采集并保藏新鲜冷冻的人体组织及体液，医疗机构的病理部门常采用福尔马林固定和石蜡包埋保存组织，上述样本是现有癌症研究的关键资源。然而，这种传统组织生物样本资源库不包含存活的细胞与组织，因此不能进行功能性分析来发现和验证治疗靶点，或评估药物反应和治疗耐药。

      为了克服这些限制，我们需要建立和开发了新一代生物样本资源平台，从常见肿瘤组织样本中提取并建立源于患者的体外样本模型（Patient-Derived SampleModels，PDSM），并尽可能保留组织的肿瘤、间质微环境特征。由于这种源于患者的体外样本模型（PDSM）保留了原始人类肿瘤的重要特征，将有望成为对癌症进行更动态临床研究和实验分析的重要工具。新一代样本库的数据类型，从单纯的“死组织”标志物观察，到“活组织”功能验证，提供更多维度数据视角。

     
图2：新一代样本库全貌

       新一代样本库将在样本库的数据化、功能基因组学（Functional genomics）研究、肿瘤基础研究及新药研发领域发挥明显优于传统样本库的能力。

       样本库的数据库化，整合人群和疾病多样性数据、临床响应（生存）数据、基因组学数据和功能数据（药物敏感性数据）整合成一个在线的疾病模型阵列。代表性的数据库包括TCGA数据库、GDSC数据库，ICGC数据库等。 人源化活组织（细胞）样本库是以人源性组织异种移植（Patient-derived xenografts, PDX）、人源肿瘤类器官模型（Patient-derived organoids, PDO）为代表的活体疾病模型建立的人群模型库。

       人源性组织异种移植(PDX )模型是一种将肿瘤患者的肿瘤组织移植至重症免疫缺陷型小鼠(NSG)体内,并使肿瘤组织在小鼠体内生长而构建成的一种肿瘤模型。PDX模型保留了原代肿瘤的微环境和细胞的基本特性，形成第一代移植瘤。待其生长到一定大小时取该移植瘤组织无菌操作再移植到新一批鼠体内，形成第二代移植瘤。如此重复操作形成移植瘤第三代、第四代等。此种模型尽可能保留了亲代肿瘤生长的微环境，例如肿瘤细胞周围浸润的淋巴细胞、细胞外基质、微血管等，利于更好的表现亲代肿瘤性状，并且维持了肿瘤的异质性(图3)。

图3：PDX建立、传代和和药效测试示意图

     肿瘤类器官模型是一种3D培养肿瘤细胞模型，其与体内的来源组织或器官从组织结构、遗传背景、药理特征高度相似。类器官模型可复制出已分化组织的复杂空间形态，并能够表现出细胞与细胞、以及细胞与基质之间的相互作用。类器官模型是基础研究、转化医学和临床生物标志物研究的重要工具[4-10](图4)。

图4：类器官模型

二、类器官建模和建库的意义：

      新一代样本库的实现，将把样本库从“死库”变成“活库”。活体库可以扩增，避免珍贵样本用完；实现基因数据和功能数据的关联；模拟耐药的发生和机制。新一代样本库的使用场景将大大扩展，推动肿瘤学基础研究和抗癌新药开发。

图5：类器官建模与鉴定技术服务流程

图6：科途医学已建立的不同瘤种类器官模型示意图

三、类器官建模与鉴定技术服务内容包括：