重磅发布！基于类器官的精准新辅助化疗治疗临界可切除胰腺癌的临床疗效及化疗耐药分析！
发布时间：2025/04/30 15:00:00
重磅发布！基于类器官的精准新辅助化疗治疗临界可切除胰腺癌的临床疗效及化疗耐药分析！
引言
近日，由陆军军医大学第二附属医院与嘉士腾合作的首个类器官指导胰腺癌新辅助化疗的前瞻性研究“Clinical efficacy and chemoresistance analysis of precision neoadjuvant chemotherapy for borderline resectable pancreatic cancer: a prospective, single-arm pilot study”，在国际顶尖期刊International Journal of Surgery（IF: 12.5）上正式发表。
该研究首次前瞻性地评估了基于类器官的精准新辅助化疗指导临界可切除胰腺癌（BRPC）的临床疗效及安全性，结果证实基于类器官的精准新辅助化疗有助于改善患者的手术切除率，且安全性良好，为新辅助化疗方案的选择、患者预后的改善提供了新方法。同时，该研究也强调了类器官药物敏感性检测在肿瘤治疗中的临床价值，为今后类器官药物敏感性检测服务广大患者提供了强有力的循证医学证据，也为后续相关研究的开展提供了指导，从而进一步推动了肿瘤诊疗的精准化与人性化。
01研究背景
胰腺癌是一种高度侵袭性的疾病，切除率低，预后不良。新辅助化疗可以改善胰腺癌患者的生存结局，但对于BRPC，可转化为手术切除的比例依然较低，且目前仍无确定的最佳方案。
类器官是从患者身上提取的肿瘤组织或干细胞在特定的3D体外微环境下自组织发育而来的、高度模拟体内真实器官特征的小型化体外器官模型，可以很大程度模拟目标组织或器官的遗传特征和表观特征。既往研究已经证实了类器官预测常规化疗的能力，且类器官药物敏感性检测有助于预测胰腺癌患者的实际临床获益。因此，该研究前瞻性地评估了基于类器官的新辅助化疗指导BRPC的临床疗效及安全性，同时研究还探讨了吉西他滨的耐药机制。
02研究方法
（1）收集BRPC患者的活检样本，构建类器官。类器官构建及药物敏感性检测严格按照嘉士腾培养方案进行；
（2）开始给予吉西他滨联合白蛋白紫杉醇新辅助化疗，而后根据药物敏感性检测结果和患者临床响应选择最有效的化疗方案；
（3）主要研究终点：客观缓解率 （ORR）；
（4）次要研究终点：R0切除率、新辅助化疗相关不良事件以及术后并发症；
（5）探索性终点：吉西他滨耐药和敏感患者恶性细胞中的转录组差异和癌细胞与其他细胞间的互作变化。
03主要结果
01患者基线特征
患者纳入流程见图1。最终19例患者纳入本研究，均被诊断为胰腺导管腺癌（PDAC），中位年龄59岁，中位肿瘤直径3.45 cm；68.4%患者为男性，73.7%为TNM III期；8例患者动脉受累。所有患者基线信息见表1。
图1. 患者纳入流程
表1. 纳入患者的基线信息
02类器官的构建
如图1所示，共23个样本用于类器官构建，其中20个培养成功，培养成功率高达87%（20/23）；1例由于未行药物敏感性检测被剔除，最终19个类器官进行了药物敏感性检测。类器官培养中位时间为20天，单独行药物敏感性检测的中位时间为4天。
胰腺癌类器官培养早期以单细胞或小细胞团为主。随着类器官的成熟，多数表现为薄壁囊状（图2A）。此外，类器官中可以观察到相对均匀的外观，主要由导管细胞、腺体细胞、多核细胞、腺体结构以及丰富的囊泡/实体细胞复合物组成。在CD68和Ki-67表达方面，类器官与原始肿瘤组织显示出较好的一致性（图2B）。
图2. 胰腺癌类器官不同时间点的变化（A），类器官与肿瘤组织的H&E和免疫组化图片
03 新辅助化疗疗效及不良事件
共19例患者行新辅助化疗，其中16例部分缓解并成功行手术切除，2例疾病进展，1例原方案治疗后因胆道感染死亡，ORR为84.2%（16/19）。行手术治疗的16例患者中，13例为R0切除，3例为R1切除，R0切除率为81.3%。新辅助化疗后肿瘤直径为2.2（1.9-2.8）cm，显著低于治疗前的3.45（3.0-4.5）cm。
新辅助化疗期间，8例患者发生不同程度的不良事件，主要以2级骨髓抑制、皮肤瘙痒和腹泻为主（表2），未见术后并发症发生。
表2. 基于类器官新辅助化疗后患者的临床结局
04恶性细胞中的转录组差异
为了探究胰腺癌中吉西他滨的耐药机制，研究收集了5例敏感（Gem-sensitive）与5例耐药（Gem-resistant）患者的肿瘤组织，并进行scRNA-seq。鉴于PDAC中胰腺导管细胞是癌细胞转化的主要细胞，因此对组织中的导管细胞进行提取。聚类分析共获得了13个导管细胞Clusters（Figure 3A）。可以看出，D0 Cluster在Gem-resistant组中明显富集（Figure 3B）。各导管细胞Cluster的Top3 marker基因见图Figure 3C。接着，研究采用CopyKAT将导管细胞分为恶性细胞、良性细胞以及不明确的导管细胞（Figure 3D）进行分析，结果发现恶性细胞在Gem-resistant组中的比例更高，表明耐药患者中的癌细胞富集程度更高（Figure 3E）。此外，D0 Cluster中的恶性细胞比例也很高（Figure 3F）。
为了探究PDAC中癌细胞的耐药机制，研究进一步提取了导管细胞中所有的恶性细胞，重新进行了聚类分析，获得了6个导管恶性细胞Clusters（Figure 3G），可以看出大部分marker基因在对应的导管恶性细胞clusters中特异表达（Figure 3H）。接着对细胞中Top 50 marker基因进行GO富集分析，结果发现DA0 Cluster在趋化性、调控细胞分化、组织再生等通路中富集；DA3与DA4 Clusters在多种免疫相关通路中富集；DA2 Cluster在有丝分裂细胞周期通路中富集；DA1 Cluster在翻译、细胞质翻译等通路中富集；DA5 Cluster在细胞黏附、血管生成、细胞外基质组织、正调控血管发生等通路中富集（Figure 3I）。此外，两组在DA2 Cluster与DA3 Cluster、DA4 Cluster比例上也有少许差异，暗示这些Clusters比例的变化可能与耐药性发展有关（Figure 3J）。通过对两组恶性细胞对差异表达基因（DEGs）进行GO富集分析，发现上调基因主要富集在负调控凋亡过程、内质网蛋白折叠、对干扰素-7的细胞反应等通路（Figure 3K）；下调基因主要富集在蛋白折叠、通过MHC Ib类抗原加工和呈递内源性肽抗原等通路（Figure 3L）。通过对DEGs进一步筛选，发现在耐药导管恶性细胞中OLFM4、AGR2、MUC5AC、MUC1、HMGA1、REG4、IL17RB、GCNT3、AKR1B10、ITGA6、HMGCS2、SQLE表达上调，而SIK1、HEXIM1、SPINT2、GADD45、TIMP2表达下调。这些结果提示，D0 Cluster可能是胰腺癌吉西他滨治疗中主要的耐药恶性导管细胞；恶性细胞中的转录组可能通过影响多种途径影响耐药发展，其中耐药基因上调与敏感基因下调可能是耐药发展的重要原因。
图3. 吉西他滨耐药和敏感患者恶性细胞的转录组差异
05癌细胞与其他细胞间的互作
通过将所有导管恶性细胞定义为癌细胞，研究使用Cellchat构建了Gem-resistant与Gem-sensitive组中癌细胞与其它细胞类群间潜在的互作关系，发现癌细胞与其它细胞类群间的互作在耐药发展过程中的变化。与Gem-sensitive组相比，Gem-resistant组中细胞间互作信号数量和强度明显增加（Figure 4A-B），且癌细胞与其他多种细胞类群发生了互作（Figure 4C）。接着，研究对细胞互作重要信号通路在各组中的信息流比例进行了比较，结果发现Gem-resistant组中SELE、ANGPLT、CLDN、PLAU等信号通路的强度显著上调，而CypA、CD45、ICAM等通路强度显著下调（Figure 4D）。癌细胞与其它细胞互作的数量与强度在Gem-resistant组中均有一定程度的增加（Figure 4E）。此外，通过提取癌细胞作为配体细胞的配体-受体通路并进行差异分析，发现PPIA-BSG、ANXA2-FPR2、KITLG-KIT等配体-受体通路在耐药组癌细胞和多种细胞间的互作中上调， HLA-A/HLA-B/HLA-C-CD8A等配体-受体通路在耐药组癌细胞与多种细胞间的互作中下调（Figure 4F-G）。通过提取癌细胞作为受体细胞的配体-受体通路并进行差异分析，发现APP-CD74、LAMB1-ITGA6_ITGB1、LAMB1-CD44等配体-受体通路在耐药组多种细胞与癌细胞间的互作中上调，以SDC1为受体的COL1A1-SDC1、FN1-SDC1、THBS2-SDC1等配体-受体通路在耐药组多种细胞与癌细胞间的互作中下调（Figure 4H- J）。可见，癌细胞与其他细胞间的互作变化可能参与了吉西他滨耐药性的发展。
图4. 吉西他滨耐药和敏感患者癌细胞
与其他细胞间的互作
04结论
该研究是国内首个基于类器官精准新辅助化疗指导BRPC的临床研究，结果证实基于类器官的精准新辅助化疗不仅有助于改善患者的手术切除率，且安全性良好，为新辅助化疗方案的选择、患者预后的改善提供了新方法。此外，通过scRNA-seq分析，研究也探讨了对吉西他滨耐药及敏感的基因，以及吉西他滨耐药发展过程中可能涉及的细胞互作。
引用文献:
He Y, Zhu Y, Wang W, et al. Clinical efficacy and chemoresistance analysis of precision neoadjuvant chemotherapy for borderline resectable pancreatic cancer: a prospective, single-arm pilot study. Int J Surg. 2025. doi: 10.1097/JS9.0000000000002342.