14.4.2　肺癌类器官进展

肺癌是全球恶性肿瘤相关死亡的最常见原因，其发病率和死亡率居于恶性肿瘤前列。我国大部分肺癌患者确诊时已处于中晚期，5年生存率仅为10%～20%。根据病理学特征，肺癌可以分为不同的组织学亚型：非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占病例的近85%；小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）占病例的15%。Ⅳ期驱动基因阳性的NSCLC患者可选择相应靶向药物治疗。尽管近年来肺癌临床研究方面取得了重要进展，但肺癌患者预后较差，目前仍缺乏有效的早期诊断方式和精准治疗方案。很多基础研究成果不能成功转化的主要原因在于缺乏良好稳定的临床前模型。因此，亟须理想的临床前模型来模拟肺癌肿瘤微环境，从而揭示肺癌发生发展的机制，发现新的治疗靶点，研发并验证新的治疗药物，为肺癌患者个体化治疗提供明确有效的治疗方案，提高肺癌患者疗效及长期预后。

多项研究表明，在治疗疗效方面，肺癌类器官表现出与患者临床疗效的高度一致性。在肺癌现有的以病理和基因等多组学特征为基础的精准医学决策体系的基础上，肺癌类器官模型以体外功能学模型的方式为精准治疗提供了更直接的决策因素，能够为难治性肺癌治疗方案选择提供更准确的意见。

Hans Clevers团队在2019年首次建立了肺癌类器官的长期培养方法，成功建立了18例患者来源的肺癌类器官。该研究中来源于肺癌患者手术切除和活检肿瘤组织的肺癌类器官保留了肿瘤组织病理学和肿瘤基因突变特征，可用于药物敏感性筛查、高通量药物筛选及个性化治疗［13］。(https://www.daowen.com)

2020年7月，Carla Kim等研究人员合作研发了一个利用正常肺类器官模型研究早期肺癌并探索和测试潜在治疗方法的平台。在此研究中，类器官被用于追踪由KRAS基因突变所驱动的肺腺癌发展过程中分子层面的变化。通过对比类器官和早期肺腺癌组织样本，研究者发现，类器官能够高度反映肺腺癌早期的分子改变。在小鼠模型或人体中，这些分子改变通常需要数月甚至数年才能被观察到，而使用类器官模型仅需7天。随后研究人员将KRAS突变引入肺类器官的肺泡祖细胞中，利用单细胞RNA测序技术观察基因表达情况。结果表明，成熟肺泡上皮细胞标志性分子的表达水平显著下降，被认为是肿瘤进展的标志性分子表达水平显著上调。研究者认为这项研究为探索耐药性肿瘤治疗方式提供了新思路，早期肺癌类器官及肺类器官对于药物筛选及药物开发都具有重要的基础作用，而基于KRAS突变的类器官可以促进对多种KRAS突变驱动的肿瘤的研究，包括对KRAS通路抑制剂等候选药物的筛选以及新型药物的开发［70］。

2021年7月，王俊团队将微流控芯片与肿瘤类器官这两项前沿技术结合，显著提高了对肿瘤患者抗癌药物临床疗效预测的效率。研究者改进了肿瘤样本的处理方法，采用机械处理方法从手术切除和活检的新鲜肿瘤组织中培养出大量肺癌类器官（lung cancer organoids，LCOs），证实LCOs保留了亲代肿瘤的组织学与遗传学特征，并具有无限传代扩增的潜力。同时，团队开发了InSMAR-chip，将其用于LCOs的高通量三维培养和分析。由于芯片上的微孔体积为纳升量级，大幅降低样本消耗量和培养时耗，仅在一周时间内完成药物反应的测试，并获得药敏结果。后续实验充分证明了这些药物测试结果与PDX和临床治疗结果高度吻合［71］。

肺癌发病率高且患者预后较差，临床上亟须可改善患者预后的转化研究，因此肺癌的功能学临床前模型的建立具有重要意义。尽管类器官模型研究逐渐趋于成熟稳定，但类器官模型在临床上的应用仍具有一些问题，例如类器官培养体系中各种生长因子价格较高，开销较大；肺癌类器官与原位肿瘤的一致性反映的是原位肿瘤的主克隆还是亚克隆的情况仍待研究；类器官药物敏感性方面，不同作用机制的药敏结果如何比较尚无定论；类器官培养成功率仍需提高等。另外，不同肿瘤所使用的类器官培养系统差异明显，因此，最适宜肺癌类器官的生长条件仍需进一步优化。肺癌类器官可以用于研究病因学、肿瘤发生、肿瘤转移、肿瘤耐药，并通过与肿瘤相关成纤维细胞（cancer associated fibroblast，CAF）等其他间质或免疫细胞共培养研究肿瘤微环境，最终将与现有的多组学精准医学融合，强力推动肺癌的个体化精准治疗。