《npj Precision Oncology》：Ex vivo drug sensitivity profiling to complement molecular profiling in pediatric precision oncology
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本研究针对儿童高危实体瘤分子分型指导治疗不足的临床挑战，开展了体外药物敏感性检测联合分子分型的多中心研究。通过对69例患者来源异种移植(PDX)模型进行体外药物筛选，在14天内成功获得药物敏感性图谱，发现94%的病例可识别有效化合物，显著扩展了缺乏靶向突变患者的治疗选择。该研究为儿童实体瘤精准医疗提供了快速可行的功能学检测新方案。
在儿童癌症治疗领域，高危颅外实体瘤患儿的五年生存率仍低于50%，尽管强化多模式治疗方案不断进步，但肿瘤异质性和治疗耐药性仍是重大挑战。更令人担忧的是，幸存者往往需要承受治疗带来的严重长期副作用。当前，精准肿瘤学临床试验主要依赖分子生物标志物来指导治疗决策，但单纯依靠基因组学分析存在明显局限——并非所有患者都能发现可靶向的驱动基因突变，且即使发现靶点，匹配靶向治疗的应答率也有限。这种困境在儿童肿瘤中尤为突出，因为肿瘤罕见性和多样性使得大样本研究困难重重。
为突破这一瓶颈，由荷兰公主马克西玛中心和法国居里研究所领导的研究团队在《npj Precision Oncology》发表了创新性研究，探索将体外药物敏感性检测与分子分型相结合的新策略。研究团队采用了一种快速、可靠的体外药物筛选方法，利用患者来源异种移植(PDX)模型的体外培养物，在临床相关时间框架内评估儿童实体瘤的药物敏感性。
研究团队建立了标准化的实验流程，在两个研究中心对69例PDX模型的体外培养物进行了药物筛选，涵盖神经母细胞瘤(26例)、尤文肉瘤(17例)、横纹肌样瘤(11例)等九种儿童实体瘤类型。药物筛选在收到样本后14天内完成，测试了77-224种化合物，包括化疗药物、靶向治疗药物和在研新药。研究人员通过计算标准化曲线下面积(AUCnorm)和半数抑制浓度(IC50)来评估药物敏感性。
关键技术方法包括：利用ITCC-P4联盟建立的PDX模型库作为研究材料；采用机械和酶消化法获得单细胞悬液；使用384孔板进行高通量药物筛选；通过CellTiter-Glo 3D检测法定量细胞活力；结合全外显子测序、甲基化分析和RNA测序进行分子特征分析；应用主成分分析(PCA)和基因集富集分析(GSEA)等生物信息学方法探索药物反应与分子特征关联。
研究结果验证了体外药物敏感性检测的可行性。成功率高达82%(69/84)，失败主要由于细胞存活率低或微生物污染。不同研究所的筛选结果具有良好一致性，同一患者样本的重复筛选相关性高达0.95。肿瘤类型特异性药物反应模式明显：神经母细胞瘤对CDK4/6抑制剂帕博西尼(palbociclib)和MEK抑制剂考比替尼(cobimetinib)特别敏感；尤文肉瘤对PARP抑制剂奥拉帕尼(olaparib)和他拉唑帕尼(talazoparib)显示特异性敏感。
分子标志物与药物反应关联分析发现，除TP53失活突变与MDM2抑制剂伊达努替林(idasanutlin)耐药性相关外，大多数可靶向遗传变异并不能可靠预测体外药物反应。在跨肿瘤类型分析中，MYCN和ALK改变似乎与药物敏感性相关，但这一关联在仅限于神经母细胞瘤分析时消失，表明这些关联受到肿瘤类型敏感性的混淆而非改变本身驱动。
研究团队进一步探索了转录组特征与药物敏感性的关联。BCL-2表达水平与BCL-2抑制剂维奈托克(venetoclax)敏感性显著相关。ALK表达与ALK抑制剂色瑞替尼(ceritinib)和阿来替尼(alectinib)敏感性相关。通过VIPER(Virtual Inference of Protein-activity by Enriched Regulon analysis)进行的Master Regulator(MR)分析发现，SMAD4活性与三种ALK抑制剂的敏感性相关，这为理解ALK抑制剂反应机制提供了新线索。
临床应用价值评估显示，94%的筛查(63/67)鉴定出至少一种有效化合物，平均每位患者有11种功能性有效药物。特别重要的是，对于缺乏可靶向遗传变异的患者，88%(11/13)的筛查仍能识别出有效药物。研究人员还将体外药物敏感性结果与分子肿瘤委员会(MTB)建议进行比较，发现功能学检测不仅能验证基于基因组学的治疗建议，还能扩展治疗选择，尤其是在缺乏明确靶点的病例中。
研究还通过系列模型分析了肿瘤进展过程中的药物敏感性变化。两例尤文肉瘤患者的原发和进展期样本筛选显示，尽管总体相似性高(相关性0.72-0.78)，但仍存在时间点特异性敏感性。一例患者在进展期获得TP53纯合失活突变，导致对伊达努替林耐药，凸显了基于新获样本而非存档模型进行药物敏感性检测的重要性。
讨论部分强调，本研究为儿童精准肿瘤学中快速体外药物敏感性检测的概念验证提供了有力证据。与单纯分子分型相比，功能学检测能显著扩展治疗选择，特别是在缺乏可靶向遗传变异的患者中。当检测到靶点变异时，体外药物敏感性分析可帮助优化化合物选择。研究提出的标准化方案——包括384圆底板、标准化细胞输入(如每孔500个细胞)、统一的质量控制指标(如生长率)、商定的剂量范围和按肿瘤类型优先考虑的化合物库——有助于未来临床推广。
尽管本研究存在一定局限性，如使用PDX扩增材料可能引入选择偏倚，不同研究所的protocol差异可能影响结果比较，但多中心合作的成功证明了这一方法的鲁棒性。未来研究方向包括将这一方法扩展到新鲜患者样本，缩短周转时间，以及通过匹配的体内PDX模型验证体外发现的药物有效性。
总之，这项研究支持将功能性分析整合到下一代诊断平台中，结合体外药物敏感性谱与遗传和转录组数据来预测药物反应。随着技术不断优化和验证研究推进，体外药物敏感性检测有望成为儿童高危实体瘤精准医疗的重要组成部分，为更多患儿带来个性化治疗希望。
