顶刊与国自然的偏爱：类器官如何用3张图发表肿瘤学顶刊？顺利申请国自然？

类器官是近年来的研究热点，也是国家科技部最近的重点关注项目，关于类器官的文章最近两年也是越来越多，那今年的类器官研究该如何发？

我们今天通过2022年发表在肿瘤学顶刊 clinical cancer research的一篇文章“Organoid Sensitivity Correlates with Therapeutic Response in Patients with Pancreatic Cancer”来学习如何发挥临床优势，如何结合临床样本将类器官研究发表在肿瘤学顶刊，并顺利申请国自然。

一、背景

胰腺导管腺癌 (PDAC) 是一个重要的健康问题，其预后差，5年生存率低于5%，被称为癌中之王。对于大多数患者来说，治疗选择有限，现有的治疗方法也受到毒性的限制。利用类器官进行个性化治疗是一项具有可行性的试验，旨在基于PDAC患者组织构建患者来源的类器官，并测试其药物敏感性和与临床结果的相关性。

二、研究思路

如图所示，整个实验的流程如下：纳入患者-获取组织并进行活检-对患者进行标准治疗-培养类器官并进行药物敏感性检测-获得结果并随访（流程图）：

图1. 流程图

三、研究内容

Figure1-2：构建类器官并进行其特征的表征和鉴定

为明确所构建类器官是否可以代表不同胰腺癌的分子亚型，作者对4个活检组织和6个类器官进行了免疫组化鉴定，对9个类器官检测了转录组学，使用两种算法对来自 PDO 的 RNA-seq 数据进行的分子亚型比较（Figure2A）。此外，为精准检测其特异性标志物的表达：GATA6，KRT5/6、和 p63（Figure2B-D）。并对临床相关的标志性肿瘤图谱信息进行鉴定（Figure2E）。

Figure2：组织与类器官的鉴定

为进一步从组织层面鉴定类器官是否概括了肿瘤的组织病理学特征，作者对肿瘤组织和类器官分别进行了染色，发现类器官可以高度概括原发肿瘤的病理学特征（Figure3A），此外，作者为进一步从基因表达及突变层面检测类器官是否保留了原发肿瘤的遗传信息，对类器官和原发肿瘤组织的遗传信息进行了比较，发现类器官确实可以代表原发肿瘤组织的遗传信息（Figure3B）。

Figure3：组织与类器官的形态和基因组改变

步骤1：类器官的表征和鉴定：

（1）组织学鉴定：HE染色比较类器官和组织样本的形态变化；

（2）抗原表达鉴定：IHC/IF染色对应肿瘤标志性蛋白的表达水平是否一致；

（3）遗传信息表达鉴定：通过基因组全长测序或者是转录组学测序检测对应转录基因表达和基因突变之间的关系。

Figure3：PDO药物敏感性和临床相关性的比较

在 12 个 PDO 中测试了 PDO 对吉西他滨、5-FU、奥沙利铂、SN-38（伊立替康的活性代谢物）、紫杉醇和其他药物的敏感性（Figure4A）；计算在每个 PDO 线上测试的每种药物的独立 AUC 评估，然后进行比较，为每个患者制定个性化排名（Figure4B），并进行AUC值与疾病控制的相关性（Figure4C），对于每个对治疗有已知临床反应的患者，接受的药物组合，PDO诊断药物反应的 AUC 估计值，和分类为疾病控制的临床反应（Figure4D），表明PDO可有效预测患者对治疗药物的有效性。

Figure4：回溯临床数据，寻求临床相关性

步骤2：计算预测临床药物反应的AUC值

类器官检测有效性-临床随访观察患者是否对同样治疗药物有效-计算类器官预测临床治疗的AUC值。（此处如果可以加入临床影像学信息，病理学随访信息及肿瘤标志物信息会更好）。

四、总结

综上所述，对于类器官研究，先进行类器官的表征和鉴定，然后进行个体化治疗的预测，可达到clinical cancer research的水平。

改进：如果在此基础上再加上更精确的测序数据，明确那种分子亚型下那种药物更具有敏感性，即将基因检测和类器官模型联合在一起，可大幅度提高本文的创新性和实用性。

五、国自然申请

类器官是国家十四五国家重点研发计划中6个重点专项之一，如下图所示，类器官相关的项目在近10年内迅速升温，且每年数量占比700余项左右，所以类器官相关话题在申请国自然上具有得天独厚的优势。那以我们按照今天的思路，如何结合临床样本做好类器官课题的前期设计？

图5. 类器官相关国自然项目统计

第一步：决定疾病病种，最好选好某种亚型，更精细化。

第二步：确定研究方向：以类器官为主，最好为肿瘤药物敏感性或药物研发；收集对应疾病临床样本，同时一对一构建类器官，做好临床随访工作。

第三步：对构建类器官进行组织学鉴定，做好染色图片（前期数据1）。

第四步：检测类器官药物敏感性，做好分组（敏感 vs 不敏感）（前期数据2）。

第五步：回溯临床数据，做好短期随访结果，验证类器官检测结果是否相符于临床结果（前期数据3）。

第六步：组学测序-需要结合热点问题进行测序（关注表观遗传、衰老、干性调控）（前期数据4）；根据组学结果筛选出特异性靶点，并于类器官中做简单表型验证（前期数据4）。

第七步：对特异性靶点进行系统的表型验证（体内/体外实验）；

第八步：通过多组学或者寻找直接蛋白方式寻找该靶点发挥功能的机制；

第九步：对机制进行系统的人源化验证（类器官水平）；

第十步（应用）：针对该靶点，做治疗效果预测 / 靶向该靶点设计抑制剂，解决问题。

参考文献：Grossman JE, Muthuswamy L, Huang L, et. al. Organoid Sensitivity Correlates with Therapeutic Response in Patients with Pancreatic Cancer. Clin Cancer Res. 2022 Feb 15;28(4):708-718. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-20-4116.