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曲妥珠单抗（Herceptin）在Her2+胃癌的治疗中扮演着重要的角色，然而一旦疾病发生进展，二线治疗缺乏依据。来自加拿大的研究人员围绕一位Her2+胃癌转移患者建立PDX模型(人源肿瘤异种移植模型，Patient-derived xenografts)，并对F1代及以后小鼠进行药敏试验来测试T-DM1(曲妥珠单抗抗体偶联药物, 全球首个应用于实体瘤的抗体药物偶联剂，已获批Her2+乳腺癌适应症)作为曲妥珠单抗替代疗法的效果。患者依据PDX药敏试验的结果在临床上采用T-DM1进行治疗，并取得一定疗效。在病人的临床随访过程中，研究人员监控了Her2拷贝数以及PIK3CA突变的ctDNA（circulating tumor DNA)水平，发现了其与药物疗效以及疾病进展的关联。该案例充分展现了PDX模型联合ctDNA含量测定在治疗方法的指导和治疗进程监控中的作用。该研究已于2019年8月发表在《Frontiers in Oncology》上。  该76岁男性患者在2011年4月被诊断为转移性Her2+中度分化型胃腺癌。随后该患者开始接连采用卡铂+紫杉醇、卡培他滨+曲妥珠单抗进行治疗，疾病证据几乎全部消失。从2012年6月起，患者开始接受曲妥珠单抗维持治疗，系列PET-CT扫描显示未见FDG亲和性疾病表征，直到2015年开始餐后吞咽困难、上腹疼痛的症状加重。2015年7月胃镜显示胃小弯处有巨大溃疡病变。2015年12月患者接受胃大部切除术和胆肠吻合术，病理显示为肠道型低分化G3腺癌，pT4pN3b。IHC结果显示Her2+，基因芯片CytoScan HD对Her2的拷贝数分析显示Her2扩增。研究人员收集该患者的肿瘤块做分子分析，并建立PDX模型来进行药敏试验。肿瘤块经皮下移植到一只免疫缺陷小鼠（NOG）体内，IHC和拷贝数分析均显示PDX肿瘤样本Her2扩增，这与先前原发灶的分析结果一致（Figure 1A,B）。 Figure 1 患者于2016年2月出现黑便和出血性溃疡症状，液体活检证实为浸润型腺癌。随后患者开始接受姑息性放疗以及低剂量卡培他滨化疗治疗。患者于2016年11月停止服用卡培他滨。2016年12月CT扫描发现新的胸膜下代谢亢进结节，而PDX结果显示肿瘤组织对T-DM1有很好的药物反应。患者于2017年3月开始服用T-DM1进行治疗，在完成3个疗程的治疗后，2017年5月CT显示出良好的治疗结果，且患者咳嗽症状完全消失，呼吸时更加轻松。患者在服用T-DM1的过程中并未出现副作用，直到2017年9月疾病出现进展。患者服用T-DM1前、服用T-DM1治疗时以及疾病进展时的胸部CT图如图Figure 1C。患者于2018年1月因中枢神经系统疾病去世。 Figure 1 第一次药敏测试于2016年5月在F1代免疫缺陷小鼠体内进行，在4只接受曲妥珠单抗给药的小鼠中，只有1只（712）展现出耐药性。这个结果展现了PDX肿瘤样本的异质性。另外4只接受T-DM1给药的小鼠均出现肿瘤消退（Figure 2A,B）。 第二次药敏测试于2016年10月在曲妥珠耐药小鼠712产生的F3代免疫缺陷小鼠体内进行。F3代展现出曲妥珠耐药的特点，而对T-DM1则有快速且持久的药物反应（Figure 2C,D）。 Figure 2 患者的胃切除术肿瘤和PDX组织经历了靶向MiSeq来进行体细胞突变和拷贝数的分析。四个不同的体细胞突变被识别出(Table 1)。研究人员使用微滴式数字PCR(digital droplet PCR，ddPCR)来测定PIK3CA突变以及Her2扩增。在每一个临床随访期，研究人员收集血液来进行ddPCR分析。2017年1月，由于患者临床上对曲妥珠单抗耐药，ctDNA含量提高。2017年4月，在接受T-DM1治疗三周后，ctDNA含量显著下降。有趣的是，该Her2拷贝数与PI3KCA突变ctDNA含量的下降与临床反应相关联，与之形成对比的是，癌胚抗原（CEA）含量显著提高。2017年9月ctDNA含量显著提升，这与临床上疾病出现进展相吻合，相反，CEA含量的下降表明其不能反映疾病状态（Figure 3）。 Figure 3 PDX模型已经成功为临床样本的各种药物组合疗法测试提供了新的视角，并成功建立了PDX肿瘤样本药物反应与患者临床药物反应之间的关联。尽管传代扩增以及药物测试时间的漫长等因素导致PDX模型在治疗手段的指导中仍然具有挑战性，该方法已经在乳腺癌、结直肠癌、肾癌等多种实体瘤中被研究应用。该项研究展现了使用PDX模型在治疗选择有限的患者中筛选有效的个体化疗法的可行性。ctDNA含量的测定在临床疾病进展和肿瘤进化生物学研究方面有着深远的意义，在该案例中，两个ctDNA标记与对方互相平行十分紧密，是敏感的药物疗效以及疾病进展情况的预测标志，而CEA含量的测定则并不能准确监控治疗进程。先前有报道指出ctDNA含量的升高与胃癌的复发有关以及ctDNA监控疾病进程的时间可达到8个月，这与该案例关于ctDNA的发现相一致。该案例充分展现了将两个前沿技术，PDX药敏测试与ctDNA测定相结合应用于精准医疗的强大能量。 虽然运用PDX模型筛药是癌症患者的福音，但PDX模型用于个体化药敏筛查也存在一定的局限，比如周期长、建模成功率不稳定及费用高。通常从建模到药敏测试需要3-6个月，建模成功率也不能保证。针对这些问题，目前市场上也有公司研发出一款叫安可唯®MiniPDX的产品，它7天即可出结果，只要细胞量足够，建模成功率100%。与经典PDX药效相关性高达92%，大大缩短了检测时间和治疗费用。研究表明，MiniPDX药敏试验所筛选出的化疗方案能显著延长胆囊癌患者生存期，中位总生存期从13.9 月提高到 18.6 月，无疾病进展期从12月提高到 17.6 月（Figure 4）。也有研究是将MiniPDX与二代测序结合，在进行快速药敏试验的同时揭示关键基因的突变，为患者提供个体化治疗方案。如感兴趣，请联系400-821-0176，邮箱：services@lidebiotech.com。 Figure 4 1. Aguilar-Mahecha A, Joseph S, Cavallone L, et al. Precision Medicine Tools to Guide Therapy and Monitor Response to Treatment in a HER-2+ Gastric Cancer Patient: Case Report. Front Oncol. 2019 Aug 6; 9: 698. 2. Zhan M, Yang R M, Wang H, et al. Guided chemotherapy based on patient-derived mini-xenograft models improves survival of gallbladder carcinoma patients [J]. Cancer Communications, 2018 Jul 17;38(1):48
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