近日，北京協和醫院肝臟外科、中國醫學科學院生物醫學工程研究所與南京醫科大學第一附屬醫院普通外科在Advanced Science（中科院一區，IF:15.1）雜誌上以論著形式發表了3D模型預測化療效果的研究進展。團隊以患者原發腫瘤細胞構建結直腸癌和結直腸癌肝轉移的3D打印腫瘤模型。3D打印腫瘤模型對不同化療藥的敏感性存在高度異質性，與化療患者的臨床療效顯著相關，表明該模型可助力腫瘤精準治療和臨床藥物研發。本研究得到了國家自然科學基金及中央高水平醫院臨床科研專項的支持。
結直腸癌是全球發病率第三位、死亡率第二位的惡性腫瘤。結直腸癌肝轉移是結直腸癌最常見的轉移形式，也是患者死亡的主要原因，目前主要治療手段是手術切除和全身化療。但由於結直腸及轉移腫瘤的高度異質性，相當一部份的結直腸癌患者未能從化療中獲益。
研究團隊首先納入了40例結直腸癌患者和31例結直腸癌肝轉移患者，利用3D生物打印技術成功構建了37例結直腸癌3D打印模型和29例結直腸癌肝轉移3D打印模型，建模成功率達93%。3D打印模型透過細胞-細胞與細胞-生物墨水的相互作用來模擬復雜的腫瘤微環境，建模時間只需2小時左右。
研究團隊對模型及相應的親本腫瘤組織進行組織學染色和全外顯子組學分析，證明模型高度保留了親本腫瘤的組織病理學和基因突變譜特征。
結直腸癌肝轉移的3D打印模型高度保留相應親本腫瘤組織的組織病理學和基因組學特征
研究團隊又對37例結直腸癌和24例結直腸癌肝轉移的3D打印模型進行3種臨床化療藥物（5-氟尿嘧啶、伊立替康、奧沙利鉑）敏感性測試，發現來自不同個體模型的化療效果存在高度異質性反應，與目前在臨床上觀察到化療效果不佳的現狀相符合。
結直腸癌組3D打印模型的研究過程
結直腸癌肝轉移組3D打印模型的研究過程
研究團隊將20例接受術前新輔助化療的結直腸癌肝轉移患者的實際臨床反應與3D打印模型的藥物敏感性測試結果進行相關性分析，發現兩者高度相關。結直腸癌肝轉移3D打印模型可以從疾病控制（相對敏感）和疾病進展（相對耐藥）兩個維度精準預測接受新輔助治療患者的臨床反應。這表明3D打印模型具有預測患者臨床藥物治療反應的套用潛力，可助力精準化、個體化治療，加速新藥的臨床研發。下一步，研究團隊將在更大的患者群體中檢測3D打印模型的預測效果。
結直腸癌肝轉移的3D打印模型化療藥物敏感性測試結果與臨床治療實際反應具有相關性
第一作者：孫航
北京協和醫院2021級科研型博士研究生，師從肝臟外科毛一雷教授，以第1作者（含共同）在Advanced Science , Cell Death & Disease , International Journal of Surgery等雜誌發表多篇SCI 文章。
通訊作者：楊華瑜
副研究員，碩士研究生導師。主要研究方向為3D生物打印技術在肝臟疾病、惡性腫瘤及藥物研究中的套用。承擔多項國自然和北自然專案，參與多項國家級科研專案，發表100余篇SCI文章，獲得中華醫學科技獎三等獎。
通訊作者：毛一雷
主任醫師，博士研究生導師。中國醫師協會肝臟外科醫師委員會副主任委員，中華醫學會外科分會肝臟學組委員。獲中華醫學科技獎三等獎。主持參與多個國家級科研專案。在國內外著名期刊發表論文100余篇，任Hepatobiliary Surgery and Nutrition雜誌主編，國內11家核心期刊的副主編和編委，美國Journal of Gastrointestinal Surgery編委。獲得國家專利2項。
