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类器官平台用于阑尾癌个体化免疫治疗疗效的临床前研究:可行性研究
日期: 2025/06/03
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文章题目:Organoid Platform in Preclinical Investigation of Personalized Immunotherapy Efficacy in Appendiceal Cancer: Feasibility Study

发表期刊:Clinical Cancer Research(IF:10.0)

发表日期:2021年9月15日

作者及单位:Wake Forest医疗中心Konstantinos Votanopoulos团队

关键词:#Organoids #Appendiceal cancer #Immunotherapy

研究内容:本研究通过2种方法构建了26例阑尾癌(AC)类器官模型:一种方法是患者来源的AC类器官(PTO),由AC细胞组成;另一种方法是免疫增强的PTO(iPTO),由患者外周血白细胞、脾脏或淋巴结中的免疫成分,以及与相应患者的PTO共同组成。接下来,本研究对PTO和iPTO进行免疫治疗(帕博利珠单抗、伊匹木单抗和纳武利尤单抗),发现免疫治疗的疗效在AC PTO和iPTO模型中具有差异性。总之,文章利用患者来源的肿瘤类器官模型,通过增强自体免疫来研究免疫检查点抑制剂在阑尾癌中的疗效,该模型为个体患者水平上优化临床试验候选药物提供了助力。

 

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研究背景

 

阑尾癌是一种罕见肿瘤,其腹膜播散增加了治疗的复杂性,使疾病治疗的难度变的更大本身更具挑战性。对低级别阑尾(LGA)肿瘤进行全身化疗的效果一直存在争议,而且很少有研究涉及阑尾癌领域。患者肿瘤来源的类器官组织(PTO)已被证明是研究阑尾癌、腹膜间皮瘤和腹膜转移的结直肠癌等多种癌症的可靠体外模型。

 

有研究报道,在 I/II 期临床试验中对转移性结直肠癌和胃食管癌应用 PTO,可重现患者对化疗的反应,阳性预测值为 88%,阴性预测值为 100%。免疫疗法是癌症药物研发中一个快速增长的研究领域,在多种癌症治疗中取得了大量成果。然而,阑尾癌的罕见性使得免疫疗法的临床试验开展极为困难。此外,临床前平台如患者衍生异种移植(PDX)模型和细胞系,要么不适用大多数罕见病,要么与患者的临床需求不符。

 

在本文中,研究团队希望利用阑尾癌PTO作为平台,研究腹膜播散患者阑尾癌器官组织中免疫疗法的疗效。

 

 

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研究结果

 

2.1 阑尾癌类器官模型(PTO和iPTO)的构建和表征

 

研究人员构建了26例患者来源的阑尾癌类器官模型,包括16例低级别(LGA)和10例高级别(HGA)阑尾癌。

 

本研究构建类器官模型包含PTO和iPTO模型,其中PTO是指阑尾癌患者来源的类器官;iPTO是指免疫增强PTO模型,通过全血、脾脏或淋巴组织中分离的免疫细胞与相应患者手术切除的肿瘤组织共培养而得到。

△ PTO和iPTO模型的构建

 

研究人员对iPTO进行HE、IHC和IF染色,发现iPTO含有CK20+、PD-L1+上皮细胞和CD8+T细胞,但不含杀伤性T细胞产生的颗粒酶B,表明iPTO中的T细胞在未经免疫检查点抑制剂(CPI)处理前处于静息状态。

△ iPTO中的T细胞在未经免疫检查点抑制剂(CPI)处理前处于静息状态

 

接下来,研究人员在类器官培养的第7天加入帕博利珠单抗处理,并在第10天进行IF和活死细胞染色,结果发现iPTO和PTO均维持了免疫细胞。相比于PTO,帕博利珠单抗导致iPTO中类器官数量更少、上调颗粒酶B表达的T细胞比例更高。

△ iPTO中加入帕博利珠单抗处理后,肿瘤细胞/CD8+细胞比率下降

 

2.2 评估 PTO和iPTO作为免疫治疗效果预测平台的潜力

 

在类器官培养的第7天,研究人员在19例PTO和iPTO上进行3种免疫药物(帕博利珠单抗、伊匹木单抗和纳武利尤单抗)的筛选。

 

在本研究中,实验结果需同时满足如下条件,才说明iPTO能够反应免疫治疗的有效性:

1)药物处理组iPTO相比对照组和药物处理组PTO显示统计学差异;

2)iPTO的ATP活力检测小于50%。经过统计显示,研究团队发现其中有3例HGA和3例LGA iPTO显示出免疫治疗反应的有效性,其他则没有显示出有效性;

 

最后,研究团队对比了iPTO免疫治疗反应和上述患者的临床免疫治疗结果,发现二者具有高度一致性。

△ 不同患者来源的的PTO和iPTO对免疫治疗的反应不同

 

 

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研究结论

 

文章成功构建了阑尾癌PTO 和 iPTO模型,并通过上述模型进行了免疫治疗效果筛选。发现经过帕博利珠单抗和纳武利尤单抗治疗后,不同患者来源的PTO和iPTO的治疗反应具有异质性,且疗效结果与相应患者的临床疗效具有一致性。

 

总之,文章构建的阑尾癌PTO和iPTO模型,可以用来研究免疫检查点抑制剂在阑尾癌中的疗效,为个体患者水平上优化临床试验的候选药物提供了助力。

 

 

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研究亮点

 

● 构建了可以用于检测免疫治疗效果的阑尾癌类器官模型:同时构建了患者来源的阑尾癌类器官和免疫增强型的阑尾癌类器官模型。

 

● 设计并验证了体外免疫治疗有效性的定量方法:设计了验证体外免疫治疗有效性的定量方法,并通过临床样本验证了定量方法的准确性。

 

● 通过两种阑尾癌类器官模型进行体外药敏检测:通过阑尾癌类器官模型和免疫增强型阑尾癌类器官模型,进行了药敏检测并进行了临床一致性的对比。

 

 

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研究路线图

参考文献:

Forsythe, Steven D et al. “Organoid Platform in Preclinical Investigation of Personalized Immunotherapy Efficacy in Appendiceal Cancer: Feasibility Study.” Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research vol. 27,18 (2021): 5141-5150. doi:10.1158/1078-0432.CCR-21-0982

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