腫瘤類器官(PDO)顧名思義,即體外3D培養的“迷你腫瘤”,主要用于對腫瘤患者的個體化用藥指導(即腫瘤伴隨/補充診斷)。
2021年,全球新增腫瘤患者逾2,000萬,我國占比20%;國際癌癥研究機構(IARC)預計2070年全球新發3,400萬例腫瘤患者。如何快速選擇適合自身的治療藥物是患者最迫切的需求,以便盡可能抓住黃金救治時間、減少不必要的藥物開支。據研究機構估算,全球腫瘤伴隨診斷市場規模約60億美元,并以20%的CAGR增長。
全球腫瘤患者數量
PDO的細胞來源主要是成體干細胞(ASC),通常來自于腫瘤患者的活檢組織,培養體系較多能干細胞(PSC)簡單。因其技術成熟、取材簡單、建模周期快捷,適合為患者“替身試藥”。隨著全球老齡化加劇、醫療技術進步、以及抗癌藥物推陳出新,腫瘤伴隨診斷將成為廣大患者的剛性需求。
腸道腫瘤類器官的培養流程
PDO在腫瘤伴隨診斷領域不得不讓人感嘆“宛宛類NGS”,兩種技術各有千秋,兩相結合可優勢互補。二代基因測序(NGS)在生殖篩查、腫瘤伴隨診斷方面已取得深遠發展。根據燃石招股書,我國NGS腫瘤伴隨診斷市場在2030年有望達到300億元規模,年復合增速35%。但NGS存在檢測盲點、無法覆蓋化療藥等弊端,且對發生耐藥后的篩藥能力有限。
另外,癌癥的最大特點——腫瘤異質性,會導致同癌種同分期分子分型的不同患者所需用藥方案并不相同,正所謂“沒有相同的兩片樹葉”,可見定制化用藥方案對癌癥患者的巨大價值。
PDO評測化療藥的優勢更加顯著,尤其針對晚期轉移、出現耐藥的患者更具有藥物篩選價值,有效應對腫瘤異質性問題,真正做到1v1個體化用藥指導。也正因此,Hans Clevers將類器官定義為Next Generation Diagnosis(NGD)。
腫瘤伴隨診斷領域各技術對比
不過,由于活檢組織一般僅含有器官的上皮部分,缺乏基質、神經和血管系統,PDO目前還無法預測抗VEGR類藥物。隨著血管化甚至神經化構建、以及PSC培養技術的成熟,PDO未來有望覆蓋更多藥篩種類。另外,微流控芯片、CRISPR-Cas9、iPSC等前沿技術的加持,讓類器官有可能無限趨近于人體,從而完成從動物實驗的“補充”轉為“替代”。
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類器官培養注意什么?
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在類器官培養過程中,溫度和氣體濃度的均一性對于細胞的分化和功能表達至關重要。LAB-MI二氧化碳培養箱通過先進的溫控技術和氣體控制系統,能夠在整個培養箱內保持恒定的溫度和氣體濃度,從而保證不同位置的類器官能夠得到相似的培養環境,減小其狀態特性差異。
LAB-MI 二氧化碳培養箱
LAB-MI二氧化碳培養箱具有便攜式設備的特點,可以隨時掌握培養狀態。培養類器官是一個漫長的過程,可能需要長時間的觀察和調整。多屏互動能夠隨時監測培養箱內的溫度、氣體濃度等參數,一旦發現問題(如二氧化碳耗盡、斷電等突發情況),可以及時報警,并采取相應的措施進行挽救。這樣可以避免因為意外情況導致的巨大損失,保證類器官的成功培養。
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