【痛點問題】

據世界衛生組織國際癌癥研究機構（IARC）報道，中國患癌人數已居全球第一，2020年新發癌癥病例457萬例，癌癥死亡病例300萬例，其中死于惡性轉移的癌癥患者高達90%，因此研究癌癥轉移分子機制能夠進一步探明惡性腫瘤的生物學本質，為精準癌癥治療提供理論依據。

近年來以類器官等擬人化模型為代表的功能性檢測技術為臨床研究和藥物開發帶來新的選擇。2021年科技部下發的《關于對“十四五”國家重點研發計劃6個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國家重點研發計劃中首批啟動重點專項任務。2021年國家藥監局藥審中心發布的《基因修飾細胞治療產品非臨床研究技術指導原則（試行）》中提到，當缺少相關動物模型時，可以采用類器官開展藥品有效性和安全性的評估。2022年美國眾議院通過法案《2022年食品和藥品修正案》，首次將包括類器官在內的微生理系統作為獨立的藥物非臨床試驗評估體系納入法案，與動物模型等視為同等重要的研究手段。

【成果介紹】

本項目組在腫瘤類器官技術的基礎上首創癌癥轉移類器官培養系統，可根據客戶提供的不同器官的CT掃描圖像，利用3D打印技術制備個性化的支架，模擬相應癌組織的內部三維結構。獨創的細胞外基質替代物，可發揮有效的促細胞黏附和分泌蛋白的作用，通過取代昂貴的進口膠原材料大幅降低生產和存儲成本。本項目組已開發出第一代基礎款骨轉移和肺轉移類器官培養系統，并完成高通量制備（圖1），在骨肉瘤類器官和乳腺癌肺轉移類器官的構建上取得成功，在特異性生物標志物的檢測上與臨床樣品的相似度可高達80%以上。使用本產品可在體外完整重現癌細胞在轉移中的形變、增殖、運動等全過程，有望逐步取代用于機制研究和藥物篩選的動物模型。

核心技術包括：

① 原位癌和轉移癌微環境的模擬

根據常見腫瘤轉移灶的特點，本項目組使用生物材料模擬對應的組織結構和功能，再進一步進行轉移癌腫瘤類器官的構建。目前已經成功構建骨肉瘤原位癌類器官、乳腺癌骨轉移類器官和乳腺癌肺轉移類器官。

② 復雜腫瘤類器官的構建

在新鮮腫瘤細胞經體外3D培養的基礎上，通過生物醫學工程手段構建包含多種細胞和組分的微生理系統，實現對腫瘤實體、免疫微環境和血管化的多角度模擬。

③ 高通量藥物篩選與評價平臺

利用本項目搭建的藥物評價平臺，模擬真實的藥物測試環境，可以進行不同類型腫瘤藥物的敏感性檢測。本項目組開發的第一代基礎款的腫瘤骨轉移和肺轉移類器官培養系統，初步實現了復雜腫瘤類器官的批量化構建。在特異性生物標志物的檢測上與臨床樣品的相似度可高達80%以上，使用本產品可在體外完整重現癌細胞轉移的全過程。