患者来源的肿瘤类器官（PTO）是临床前癌症研究的新兴工具。PTO 与患者肿瘤之间的相似性为将 PTO 作为评估功能性个体化肿瘤学药物反应的模型提供了希望。然而，PTO 模型在治疗的成功率、疗效、肿瘤微环境维持和患者反应预测等方面仍有待改进。
中枢神经系统（CNS）肿瘤包括多种病理实体，例如原发性脑肿瘤和脑转移瘤（BrM）。其中，胶质母细胞瘤（GBM）是最 具侵袭性的原发性脑肿瘤之一，尽管在 GBM 基因组分析方面取得了迅速进展，但其预后仍然不佳。其中一个主要的挑战在于，临床前模型无法准确预测患者对药物的反应。
2025年2月11日，复旦大学附属华山医院毛颖、上海科技大学刘海坤、吴永和等人在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为：Individualized patient tumor organoids faithfully preserve human brain tumor ecosystems and predict patient response to therapy 的研究论文。
该研究开发了一种个性化患者肿瘤类器官（IPTD），能够真实地保留人类脑肿瘤生态系统，并预测患者对治疗的反应。
目前已开发出几种患者来源的脑肿瘤类器官模型，主要是针对胶质母细胞瘤（GBM）。脑类器官胶质瘤（GLICO）方法及其他共培养方法采用患者来源的分离细胞或细胞球与脑类器官共培养，能模拟人类胶质母细胞瘤的一些关键特征，尤其适用于研究肿瘤细胞的侵袭。患者来源的胶质母细胞瘤类器官（GBO）模型和患者来源的外植体（PDE）模型分别在无基质胶或有基质胶的条件下培养肿瘤组织。这些模型能更好地维持胶质母细胞瘤的异质性和结构，因为它们避免了肿瘤的解离。然而，目前的方法显示出对肿瘤基质细胞的维持效果不佳以及空间异质性，对于低级别胶质瘤（LGG）和异柠檬酸脱氢酶突变型（IDH-mut）胶质瘤的成功率较低。
除原发性脑肿瘤外，脑转移瘤（BrM）是一种在脑部定植的全身性肿瘤，约 20% 的癌症患者发生脑转移瘤，常与癌症患者的不良预后相关。脑转移瘤研究领域需要可靠的临床前模型，这需要维持脑环境和肿瘤细胞的定植。
在这项最新研究中，研究团队通过将新获取的患者肿瘤组织外植体在脑类器官中培养，生成了个性化患者肿瘤类器官（IPTO）。研究团队从多种中枢神经系统（CNS）肿瘤实体中生成了肿瘤类器官 IPTO，并证明了该模型能够保持亲本肿瘤（PT）的细胞多样性、肿瘤微环境和分子病理学。最重要的是，该研究还证明了 IPTO 能够预测患者对化疗和靶向治疗的反应，从而使其成为一种与中枢神经系统肿瘤个性化治疗完全兼容的强大工具。
具体来说，该研究开发一种快速、高效和复杂的培养系统——个性化患者肿瘤类器官（IPTO），将患者来源的肿瘤外植体在诱导多能干细胞（iPSC）来源的脑类器官中培养，从而能够在中枢神经系统（CNS）中培养出多种人类肿瘤，包括成人、儿童以及转移性脑肿瘤，其可以准确再现人类脑肿瘤的细胞和分子病理学。组织病理学、基因组学、表观基因组学和单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析表明，IPTO 模型再现了其来源的患者肿瘤的细胞异质性和分子特征。
至关重要的是，该研究证明了 IPTO 模型可在前瞻性患者队列中预测患者对化疗和靶向治疗的特异性药物反应，包括耐药机制。
综上所述，IPTO 模型代表了人类癌症临床前建模的重大突破，为癌症的个性化治疗开辟了一条新道路。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00002-5
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