人类肿瘤的异质性限制了药物治疗的有效性，因此需要建立可以重现肿瘤异质性的的研究模型，以更精确地开发药物。患者来源的异种移植模型（PDX）可以高保真的重现人类肿瘤，并表现出与人类肿瘤一致的治疗反应。然而，受限于高成本和低通量，PDX模型很难得到广泛应用。患者来源的类器官（PDO）同样可以高保真的复现亲本肿瘤的特性，包括药敏反应，并且已经针对多种癌症类型进行了开发。同时，与PDX模型相比，PDO模型在成本与通量上具有优势。

目前，已有数百种用于乳腺癌的PDX和PDO模型被构建。然而，仍然缺乏最致命的乳腺癌亚型：内分泌抵抗性、治疗难治性和转移性乳腺癌。为了更好地了解不同乳腺癌亚型的治疗的敏感性和耐药性，有必要建立一个涵盖更大范围的晚期乳腺癌样本库。

2.1  PDX模型的建立以及相应PDXO培养条件的优化

本研究首先构建了内分泌抵抗性、治疗难治性和转移性乳腺癌的异种移植（PDX）模型，总构建率为29%。IHC染色显示，ER、PR和HER2在PDX模型中的表达与亲本肿瘤一致。基因组学分析显示，PDX的基因突变谱与人类乳腺癌保持一致。研究人员进一步通过PDX构建了PDX来源的类器官（PDXO）。然后，通过测量培养孔中类器官的形态、所占面积和ATP含量，评估类器官添加剂对PDXO生长的影响。经过一系列优化后，研究人员发现PDXO的培养体系中需要添加bFGF和NAC。

△ PDXO培养条件的优化

2.2 PDXO可长期保持稳定的上皮表型

研究人员对培养超过200天的PDXO进行表型分析，通过RT-qPCR验证，发现PDXO中的细胞均为上皮细胞。随后，通过H&E染色和IHC染色来评估类器官形态，发现在不同的培养时间下，移植的PDXO均与其来源的PDX相似。

△  PDXO的表征

2.3  PDXO的药敏结果可以为临床治疗提供指导

随后，研究团队开发了PDXO的药物筛选方案：通过GR50和GRaoc，评价16例PDXO对45种药物的的敏感性，选择其中异常敏感或耐药的药物在PDX中进一步验证。结果显示，PDXO可以准确预测PDX的药物反应。

接下来，研究团队在早期三阴性乳腺癌（TNBC）患者来源的PDXO模型上开展药物筛选研究，并在相应的PDX模型上进行WGS、scRNA-seq以及bulk-seq，筛选出两种潜在的候选药物；随后，通过PDX筛选出最佳药物，在三次给药后停止治疗并跟踪动物的肿瘤复发情况，以验证药物的治疗效果。最后，研究团队对比了患者用药后临床反应，结果显示患者的无进展生存期以及下一次系统治疗的时间分别是先前治疗的3.5和4.8倍。上述结果表明，应用PDXO进行药物测试可以为临床治疗提供有益的结果。

在本项研究中，研究人员成功构建了涵盖大量PDX和PDXO的样本库，并开发了基于PDXO的药物筛选技术。随后，通过三阴性乳腺癌（TNBC）患者的案例，证明PDXO的功能性药物测试是有效的，并可以在实际临床治疗中提供有益的结果。

● 构建人类乳腺癌生物样本库：涵盖了内分泌抵抗性、治疗难治性和转移性乳腺癌患者衍生的异种移植及其类器官模型。

● 证实PDXO药物筛选可以为临床治疗提供帮助：通过早期三阴性乳腺癌的临床案例，证明了PDXO药物筛选方案的可靠性，也为未来的精准医学和药物开发提供了宝贵的方法和资源。

参考文献：

Guillen KP, Fujita M, Butterfield AJ, et al. A human breast cancer-derived xenograft and organoid platform for drug discovery and precision oncology. Nat Cancer. 2022;3(2):232-250. doi:10.1038/s43018-022-00337-6