近日，北京大学未来技术学院席建忠团队与上海市胸科医院姜丽岩团队、北京大学肿瘤医院吴楠团队、北京基石生命科技有限公司等深度合作，在Cell旗下子刊《Cell Stem Cell》（IF=23.9）发表一项研究成果“Patient-Derived Tumor-Like Cell Clusters for Personalized Chemo- and Immunotherapies in Non-Small-Cell Lung Cancer”。在该项研究中，建立了283个非小细胞肺癌(NSCLC)患者来源的肿瘤样细胞簇(PTCs)模型，并以此模型为基础开展化疗药物及免疫药物敏感性检测，经临床双盲试验结果验证，PTCs预测药物疗效的准确率为89%以上，充分展现出PTCs在NSCLC个性化精准治疗巨大的临床应用潜力。

本论文的通讯作者是北京大学未来技术学院的席建忠教授和叶步青研究员以及上海胸科医院的姜丽岩主任，第一作者为北京大学未来技术学院的尹申意博士和于颍博士以及北京大学肿瘤医院的吴楠主任。北京基石生命科技有限公司、河北省肿瘤医院和北京协和医学院的多位专家也为本研究做出巨大贡献。该技术得到了国家自然科学基金委、科技部、百度基金、北京市以及无锡市等资助。

肺癌是全球最常见和致命的癌症之一，每年约160 万人死于肺癌。其中非小细胞肺癌 (NSCLC) 约占全部肺癌的85%，预期5年生存率仅为15.9%。针对驱动基因（主要是EGFR突变）的靶向治疗取得了令人满意的疗效，然而，大多数患者在有效治疗几个月后会复发。此外，并非所有EGFR突变患者都对酪氨酸激酶抑制剂（TKI）有反应，而且临床异质性的存在使得靶向治疗的选择变得更加复杂。    

精准肿瘤学旨在为每位癌症患者找到有效的治疗方法。迄今为止，三种策略在药敏检测方面显示巨大潜力：1）DNA测序，有利于具有靶向基因组改变的患者；2）患者来源的肿瘤异种移植（PDX）模型，可以准确预测药物疗效，但非常耗时（从PDX模型开发到药物评估大约需要三个月）；3) 患者来源的肿瘤类器官 (PDO) ，PDO 在时间和通量方面优于 PDX，已有多项研究证实 PDO 作为预测治疗癌症患者效果的潜在生物标志物。然而，PDO应用于临床药物选择前，必须真正解决两个重要参数：方法标准化和预测准确性。PDO 培养的重要成分基质胶或其他细胞外基质 (ECM) 替代品含有可能影响实验重现性的不确定外在因素。此外，PDO 在预测化疗临床反应方面的准确性仍存在争议。

基于此，本研究提出了一种不同的策略：在无基质胶的条件下，利用原代肿瘤细胞自组装形成具有一定3D结构的肿瘤样细胞簇（PTCs，或者简称微肿瘤）。PTCs含有肿瘤上皮细胞、内源性基质细胞、免疫细胞等，能够很好地再现肿瘤组织本身的多细胞微环境。为满足临床转化要求，微肿瘤PTCs在培养和使用的过程中，优先考虑准确性、标准化和时间窗口等因素。研究共建立了283个非小细胞肺癌(NSCLC)患者来源的微肿瘤PTCs模型，成功率为81%，能够在10天内进行100-5000次药物测试。PTCs是由内源性基质细胞、免疫细胞及肿瘤上皮细胞在特定培养条件下自组装而成，在表型和基因型特征上与原始肿瘤表现出高度的相似性，一定程度上模拟了肿瘤的微环境。利用这些PTCs进行药物敏感性试验，通过前瞻性、双盲、观察性的临床试验结果得出，总体一致性为89%，其中预测CR/PR组与PD组的准确率高达98.1%。此外，该项研究发现通过结合细胞活力和干扰素-γ值评估，PTC模型能够准确预测接受抗PD1治疗患者的临床疗效。这些发现表明，PTC模型可作为非小细胞肺癌个体化药物筛选和基础研究的临床前模型。    

微肿瘤PTCs技术首次提出于2020年6月25日，并在胃肠肿瘤及乳腺癌中进行了临床验证，相关研究成果发表于国际顶级学术期刊Science Translational Medicine，题为“Patient-derived tumor-like cell clusters for drug testing in cancer therapy”。该项技术现已申报25项国家发明专利和PCT专利，其中10余项已获批，目前已经通过北京基石生命科技有限公司完成技术转化并在全国开始进行大规模的推广。

2023年12月28日，由北京大学未来技术学院席建忠教授和北京大学肿瘤医院季加孚教授牵头，聚集来自国内知名医院的肺癌、乳腺癌、妇科肿瘤、脑肿瘤、胃肠肿瘤等多个癌种领域37位专家教授，形成了中国专家共识——《微肿瘤模型构建及其药敏检测技术中国专家共识（2023年版）》，为微肿瘤PTC模型在基础科研、医药研发以及肿瘤精准医疗领域中的应用与发展奠定了坚实基础。    

目前，基石生命已联合北京大学肿瘤医院、北京大学人民医院、北京协和医院、中国人民解放军总医院、北京医院、北京大学第三医院、天坛医院、天津医科大学第二医院、北京大学口腔医院、朝阳医院、常州第二人民医院等数十家三甲医院开展临床研究（IIT），涵盖大多数实体肿瘤类型，同时涉及肿瘤进展不同时期的患者和临床治疗进程的不同阶段。

截止2023年底，该技术已应用于肺癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌、骨与软组织肉瘤、脑肿瘤、子宫肿瘤、卵巢癌、腹膜肿瘤、肾癌、胰腺癌、头颈部肿瘤、食管癌、肝癌、胆囊癌、膀胱癌、罕见肿瘤等，为数万名临床患者提供精准用药指导服务，提高治疗效果，延长生存期，降低经济负担。此外，公司已与全国多家三甲医院开展“产学研医”的深入合作，加快科研成果转化进程，惠及数以万计的肿瘤患者，减少医疗资源浪费，提升公共卫生水平，推动生命健康产业高质量发展，。    

总体来讲，PTC模型作为一种全新、无基质胶、可再现部分肿瘤微环境的临床前模型，在临床肿瘤精准治疗方面表现出巨大潜力，目前已成功应用于胃癌、结直肠癌、乳腺癌、肺癌等患者的临床药物疗效预测，可准确、前瞻性地指导肿瘤患者的个体化治疗。作为一种有前景的肿瘤研究模型，PTC模型还可应用于肿瘤基础科学研究、新药研发等领域。