《微肿瘤模型构建及其药敏检测技术中国专家共识（2023年版）》要点

【摘要】  患者来源类肿瘤细胞簇（PTC）简称微肿瘤或微肿瘤PTC，是一种新型的原代3D肿瘤模型，该模型在病理组织学特征、分子遗传学特征方面保持了跟原始肿瘤组织的高度相似性。同时，该模型在培养过程中保留了原始肿瘤组织中的成纤维细胞和免疫细胞，从而高度还原了原始肿瘤组织微环境特征。微肿瘤PTC模型可广泛的应用于肿瘤基础科学研究、精准治疗和新药研发等领域。然而，由于微肿瘤PTC模型的构建及应用涉及到多种技术，流程多，影响因素多，目前，国内对微肿瘤PTC模型构建、鉴定、药敏检测等操作尚未建立规范标准。为此，特组织编写《微肿瘤模型构建及药敏检测技术中国专家共识（2023年版）》，以利于推动和指导微肿瘤PTC模型构建以及基于此模型药敏检测技术的应用。

0  引言

根据美国癌症学会《2022年全球癌症统计数据》显示，癌症仍然是威胁人类健康的重大疾病。虽然测序等各种组学技术的快速发展加速了对癌症发病机制的了解以及癌症创新医药的研发，但由于不同个体、同一个体不同时期肿瘤的生物学特征和生物学行为存在较大差异，使得肿瘤临床治疗和新药研发面临较多不确定性。体外肿瘤模型，尤其是源自患者的原代肿瘤模型是开展肿瘤研究以及服务患者个体化精准治疗的重要工具。目前，研究者已开发了多种类型的体外肿瘤模型，包括2D培养的肿瘤细胞系和患者来源的肿瘤移植瘤模型（PDX）。这些模型在肿瘤基础研究、转化应用领域得到了广泛的应用。但是，肿瘤细胞系在体外培养的传代培养过程中，病理特征和遗传特征已经发生了巨大改变。而PDX模型虽然在分子生物学、组织学和病理学特征等方面较好地保持了与原始肿瘤的一致性，但其在传代过程中，人的基质细胞会逐渐被小鼠基质细胞替代，导致肿瘤微环境失真，从而影响研究结果的准确性。此外，建模成功率和时间的影响也限制了PDX模型在个体化精准医疗中的应用。近年来，随着生物工程技术的发展，新一代的临床前体外3D肿瘤模型逐渐涌现，此类模型特点是抛弃传统2D培养方式，以基于支架或无支架方式在体外进行3D肿瘤培养。目前，3D肿瘤模型中较为突出的是肿瘤类器官（PDO）。PDO在较大程度上保留了原始肿瘤组织的分子遗传学特征、表观遗传学特征及病理特征，可一定程度上再现肿瘤细胞的异质性。但是，目前PDO培养方法多种多样，尚未形成统一规范，且培养成本高，临床转化应用尚存在局限。另一种基于自组装悬浮3D培养的肿瘤模型，即患者来源类肿瘤细胞簇（PTC），简称微肿瘤或微肿瘤PTC，因其高肿瘤保真性、标准化培养和周期短等特点，逐渐凸显出在临床转化应用中的优越性，有望更好地服务于肿瘤患者，实现临床个体化精准用药。以微肿瘤PTC模型为基础的药敏检测技术可为临床制定个体化精准用药方案提供依据，提高患者的临床获益。

1  微肿瘤PTC模型概述

微肿瘤PTC是一种新型无需水凝胶支架、且基于患者来源的体外原代3D肿瘤模型。微肿瘤PTC是将患者来源的新鲜肿瘤样本在体外经单细胞化处理，在低黏附培养皿中采用微肿瘤PTC专用培养基悬浮培养2-7天，以肿瘤细胞为主的多组分细胞自组装聚集形成的3D肿瘤微球，此类3D肿瘤微球质地均匀、形态近似球状、直径在40～300μm。微肿瘤PTC模型的培养技术是在传统肿瘤微球的培养基础上，通过对比分析传统体外培养的肿瘤微球与其配对原始肿瘤组织之间关键信号通路的差异，针对影响生长、细胞相互作用等的关键信号分子，通过添加生长因子或抑制剂来优化培养条件，使得原代肿瘤细胞能够快速增殖的同时与微环境细胞自组装形成3D微球，此类3D微球被称为微肿瘤PTC。该技术的核心主要在于两方面，一是采用温和细胞解离试剂处理患者肿瘤组织，从而最大程度保证组织中肿瘤细胞以及微环境细胞组分的活力；二是根据肿瘤类型，配制特殊无血清培养基，利用悬浮培养体系对消化获得肿瘤单细胞悬液进行体外培养。

专家共识1：  微肿瘤PTC模型是将患者来源新鲜肿瘤组织样本，经单细胞化处理后在低黏附培养皿和微肿瘤PTC专用培养基中悬浮培养，以肿瘤细胞为主的多组分细胞自组装聚集形成形态近似球体、直径在40～300μm的3D肿瘤微球，即为患者来源类肿瘤细胞簇（PTC），简称为微肿瘤或微肿瘤PTC。根据科研和临床需要，推荐胃癌、结直肠癌、乳腺癌、肺癌、胆囊癌、脑肿瘤、宫颈癌、卵巢癌、子宫内膜癌、尿路上皮癌、骨与软组织肉瘤开展微肿瘤PTC模型培养。

2  微肿瘤PTC模型的特点

专家共识2：  微肿瘤PTC模型保留了原始肿瘤的组织病理学特征、分子遗传学特征等表型，同时该模型中保留了多种肿瘤微环境细胞组分，在一定程度上模拟了肿瘤微环境特征，高度还原了患者体内肿瘤细胞与微环境细胞真实的相互作用情况。针对微肿瘤PTC培养技术成熟的癌症类型，推荐临床手术切除样本、穿刺活检、内镜活检以及恶性积液样本进行微肿瘤PTC模型培养。

3  微肿瘤PTC模型的质量控制

3.1  肿瘤组织采集、保存、运输注意事项

专家共识3：  拟进行微肿瘤PTC培养的新鲜肿瘤样本必须是包含活的肿瘤细胞、新鲜无污染的临床样本，取样过程需在无菌环境下进行，避免微生物污染。采集的活检样本不少于2条/块，手术切除样本重量≥20mg，恶性积液体积≥100mL。活检和手术切除样本取样后需立即放置于微肿瘤PTC专用保存液中。所有样本均需在2～8条件下于24h内运输到实验室。

3.2 微肿瘤PTC模型质量评估

专家共识4：  肿瘤单细胞悬液在PTC专用培养基中培养2-7天，即可观察到PTC肿瘤微球的形成。如7天内始终无PTC肿瘤微球的形成则表明培养失败。特定癌种微肿瘤PTC模型培养技术建立之初，应通过基因组测序、转录组测序、免疫荧光、IHC等多技术手段鉴定表型。每一个成功构建的微肿瘤PTC开展细菌、真菌、支原体检测以排除微生物污染，微生物检测阴性的微肿瘤PTC样本方可应用于后续科研或药敏检测试验。

4  基于微肿瘤PTC的药敏检测

专家共识5：  鉴于微肿瘤PTC模型生物学特征与原始肿瘤的高度相似性，推荐此模型用于抗肿瘤药物敏感性检测。可检测药物包括化疗药物和部分抗肿瘤靶向药物（具体信息参见附件），检测方式可以是单药也可以是化疗药物或者靶向药物的组合。但由于微肿瘤PTC模型不可模拟体内代谢环境，在进行抗肿瘤药物敏感性检测前，需具体分析药物的作用机制及作用靶点。微肿瘤PTC模型中缺乏血管系统，不推荐利用此模型检测抗血管生成药物的敏感性。

5  微肿瘤PTC药敏检测技术操作要点

专家共识6：  基于PTC肿瘤微球的异质性特点，为保证药敏检测结果的准确性和可重复性，利用微肿瘤PTC开展药敏检测实验需设置平行对照，同时每种药物方案的检测需设置不少于3个重复孔，且需保证每个实验孔中的3D肿瘤微球数量在30～50个。推荐微肿瘤PTC药敏检测采用人工智能细胞图像识别系统来判定结果，运用此类检测系统需注意接种PTC微肿瘤的操作过程中，切忌产生大量气泡影响结果判读。

6  微肿瘤PTC模型及其药敏检测技术应用前景

基于患者来源肿瘤类器官模型的药敏检测的临床应用研究已有较多报道，初步证实了此类技术能够在一定程度上预测肿瘤患者的临床药物治疗疗效，相关研究覆盖了大多数实体肿瘤类型，同时涉及肿瘤进展不同时期的患者和临床治疗进程的不同阶段。

   相信随着以上临床试验的相继完成和结果公布，将进一步明确微肿瘤PTC药敏检测技术可介入临床治疗的最佳时期和可获益患者群体，为微肿瘤PTC药敏检测技术在临床用药指导中的应用提供更高级别的循证医学证据。

7  总结

微肿瘤PTC模型是一种新型的基于患者来源的、无水凝胶支架培养的原代3D肿瘤微球，其高度模拟了患者体内肿瘤的多种生物学特征和表型，并在一定程度上重塑了包含免疫特征在内的肿瘤微环境特征。因为，微肿瘤PTC的药敏检测结果在一定程度上反应了复杂肿瘤环境对药物的敏感性，有望为免疫治疗相关药物的敏感性预测引入新的技术手段。目前，微肿瘤PTC模型及其药敏检测技术的应用主要集中在乳腺癌、肺癌和消化道系统肿瘤，但在其他实体肿瘤中的应用也在加速推进的过程中。随着国内外研究的不断深入以及微肿瘤PTC技术的不断优化，将为广泛的实体肿瘤以及一些罕见类型肿瘤提供科学研究和个体化精准治疗支持。本专家共识也将随着微肿瘤PTC技术的革新逐渐完善修订。

〔本资料由朱明恕主任医师根据《微肿瘤模型构建及其药敏检测技术中国专家共识（2023年版）》编写〕

（本共识刊登于《生物医学转化》2023年第4期。如欲全面详尽了解，请看全文）

2024.1.14