如何用类器官技术解决药物筛选问题？

一、目前药物研发的痛点

数据显示肿瘤新药开发占全球新药开发的50%以上，2020年中国肿瘤临床试验数量高达722个，但是肿瘤新药失败率高达 96%。主要原因是：（1）2D细胞/细胞系模型不能真实反应体内情况；（2）动物模型和人的种属差异，最后一批动物实验结果与第一批患者临床试验结果差别很大；（3）临床入组病人缺乏靶向，药物有效率不过关。

图1 常规药物研发思路

因此，需要一个能接近人的疾病模型，降低新药研发的成本和时间。类器官模型来源于人自身，能够实现在实验室开展患者临床试验，提高研发成功率、缩短研发周期，同时降低研发成本，将对药企产生极大吸引力。

二、如何运用类器官技术对药物进行筛选呢？

主要包括三个方面，分别是：类器官培养，类器官鉴定和类器官药物筛选。

1、类器官培养

根据样本来源可分为两类：组织来源类器官和多能干细胞来源类器官。目前我们药物筛选用的比较多的是组织来源的肿瘤类器官模型，常规是基质胶法进行构建，这种方法操作也相对简单。

图2 类器官构建基质胶法

对于药物组合，可以采用多种肿瘤类器官模型进行评估，如：对两种药物联合作用（协同、拮抗等）进行高通量筛选药物组合分析。下图是培养的不同癌种的类器官明场图，观察数量用4倍镜，观察形态用10倍镜。

图3 类器官明场图展示

2、类器官鉴定

类器官鉴定主要是鉴定类器官与原肿瘤组织的一致性，鉴定方法主要包括多重荧光免疫组化技术、常规组化、单细胞测序等多种方法进行评估，从形态学、组织病理学及分子遗传学等多角度进行验证。

下图是对构建好的肺癌类器官（Organotial肺癌类器官培养基试剂盒）进行的多重荧光免疫组化鉴定（六色多重荧光免疫组化染色试剂盒-鼠兔通用二抗）。

图4 肺癌类器官多重荧光免疫组化鉴定

3、类器官药物筛选

进行类器官鉴定工作后，就可以进入下一步的药物筛选工作了。类器官可筛选的药物主要包括化疗药、小分子靶向药、抗体药物等。药筛的核心检测指标通常为半抑制浓度（IC50）以及细胞铺抑制率，在进行药敏实验时主要要注意铺板密度的选择以及铺板的代数。

下图是研究的肝实质细胞癌类器官对Sorafenib药物敏感性检测（部分实验结果），IC50值 2.26 μM，显示该药物敏感，其结果与临床对照相符。

图5 Sorafeni不同药物浓度对肝实质细胞药敏