胰腺癌是所有主要癌症中死亡率最高的癌症，预计到 2030 年将成为美国癌症相关死亡的第二大原因。治疗起来尤其困难，因为胰腺癌肿瘤生长如此之快并且不断进化，使得它们很容易产生耐药性。

源自患者的类器官可能会改变这一切。在这种新兴的生物技术中，研究人员从患者活检中获取小组织样本，并用它们在实验室中培养三维细胞培养物。这些类器官充当患者胰腺肿瘤的微型模型，可用于测试各种药物并评估哪种癌症治疗方法可能最有效。

近年来，对该工具的临床潜力的兴奋导致了创新的爆发。目前正在进行十多项源自患者的类器官的临床试验。然而，急于将它们纳入临床试验意味着许多实验变量尚未得到充分审查。

索尔克研究所最近的一项研究为源自患者的类器官作为胰腺癌临床模型的可靠性和稳健性提供了重要的见解。该研究结果于 2024 年 1 月 9 日发表在JCI Insight上，表明类器官的基因表达和药物反应不受细胞培养中使用的细胞外基质品牌的影响。然而，一种商业产品确实提高了胰腺肿瘤类器官的生长速度，使其特别适合快速的胰腺癌治疗方案。

“每个人的肿瘤都是不同的，因此我们需要个性化药物来针对特定肿瘤采取特定的治疗方法，”索尔克大学助理教授兼海伦·麦克洛兰发展主席、资深作者丹妮尔·恩格尔 ( Dannielle Engle ) 说。“不必玩这种猜测游戏，源自患者的类器官为临床医生提供了一个预测模型，帮助他们从一开始就选择正确的治疗方法。”

随着类器官生物技术的进步，支持这项研究的商业产品的可用性也有所增加。大多数类器官都在培养基中生长，培养基是一种液体，可以为细胞提供生存所需的各种营养。为了生长，细胞还需要一些东西来粘附。在人体内，它们被由蛋白质和其他分子组成的细胞外基质包围，为细胞生长提供支架。在实验室中，科学家从各种商业来源获得这种基质材料。根据试验的持续时间或商业供应链的状态，实验室可能必须使用多个商业批次甚至多个品牌的基质来完成实验。

最近的几项研究表明，类器官生长的液体培养基类型会影响其表型、转录组和药物反应，这意味着可能会根据类器官生长的培养基类型推荐不同的癌症治疗方法。 Engle 和她的团队着手评估细胞外基质的差异是否会产生类似的效果。

“每当您开发新的临床检测方法时，您都需要知道该检测方法的稳健性，”Engle 说。“无论你是在加利福尼亚、加拿大还是纽约的实验室进行测试，它都需要给你相同的结果。”

第一作者 Jan C. Lumibao(当时是 Engle 实验室的博士后研究员)测试了三种最常见的细胞外基质品牌：Matrigel、Cultrex 和 UltiMatrix。他使用各种研究方法评估了这些不同的产品是否对类器官的生长速度、基因表达和药物反应有影响。

研究结果表明，使用不同的商业基质不会对类器官的基因表达模式或药物反应产生显着变化，但确实对组织的生长速度产生一些影响。

“这些基质具有生物活性，这意味着其中存在真正的蛋白质和信号分子，可以与类器官相互作用，因此我们没有看到不同品牌基质的基因表达或药物反应存在显着差异，这一事实令人高兴令人惊讶，同时也让我松了一口气。”Lumibao 说道。

研究人员测试了六种不同的胰腺癌药物——吉西他滨、Abraxane、 奥沙利铂、伊立替康、氟尿嘧啶和曲美替尼——并证实使用这三种商业基质中的任何一种都不会改变任何患者的临床需求。

然而，类器官的一个特征受到基质品牌的影响。与其他两种类型相比，胰腺肿瘤类器官在基质胶中生长得更快，这是一件好事。类器官生长得越快，临床医生就能越早获得实验结果，患者也能越早开始治疗。

“在胰腺癌中，时机就是一切，”恩格尔说。“当你发现药物对患者不起作用时，改变治疗计划通常为时已晚。我们希望在治疗开始之前尽快解决这个问题。”

Engle 表示，Cultrex 和 UltiMatrix 非常适合用于类器官模型，不太可能改变实验结果，但实验时间可能会延长 20-40%。

那么为什么不同的培养基对类器官有这样的影响，而不同种类的细胞外基质却没有呢?研究人员指出，每个实验室的培养基都可以包含自己的生长因子配方，而细胞外基质往往具有相同的生长因子阵列，但浓度不同。这些变化可能足够微妙，不会对类器官产生显着影响。

恩格尔说：“我们的研究结果进一步证明，源自患者的类器官是评估患者药物反应和为临床决策提供信息的准确而强大的平台。” “我们索尔克的团队正在继续优化类器官技术并确认其在临床环境中的实用性，我们很高兴看到这对未来患者的治疗结果产生影响。”