[发明专利]基于PDC/PDX药敏实验和多组学检测分析的伴随诊断模型及应用

说明书

本发明提供了一种基于PDX或PDC模型药敏实验和多组学检测分析的伴随诊断模型，构建方法及应用，包括人源肿瘤细胞系模型及动物移植模型的构建，基于人源肿瘤细胞模型及动物模型的药敏实验，人源肿瘤样本的多组学数据获取，以及“药敏表型‑多组学数据”挖掘分析等四个模块。本发明提供了四个模块的实现思路和关键方法，以及四个模块之间相互关联和匹配的合理设计，形成了模型构建、药敏实验、组学数据获取、数据整合以及数据挖掘分析一整套集成策略，克服了现有伴随诊断方案研发策略在样本规划、数据采集、数据分析等环节的技术手段的局限性，能够更灵活、更广泛地开展伴随诊断方案研发，同时获得标志物相关的机制解释性线索。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，涉及一套伴随诊断方案研发策略，具体集成了细胞和动物模型构建及药物敏感性实验、多组学数据获取和相关的数据整合分析方法。

背景技术

肿瘤是世界范围内严重的公共卫生问题。据国际肿瘤研究机构公布的数据显示，每年全球约800万人死于肿瘤，成为人类第一死因。实践证明，以往常用的小鼠自发突变肿瘤模型、小鼠化合物诱变肿瘤模型、肿瘤细胞系模型、细胞系移植肿瘤模型等，并不能很好地模拟肿瘤病灶在患者体内的生物学特性，因此造成实验室阶段性能良好的抗肿瘤药物经常不能对临床病人产生显著疗效。也就是说，缺乏具备肿瘤患者良好对应性的临床前肿瘤模型，是转化失败的重要原因。针对这一问题，源于人肿瘤组织的人源肿瘤异种移植模型/细胞系模型(patient derived xenograft model,patient derived cell line model,缩写为PDX/PDC)给出了迄今为止最优的解决方案，它与临床肿瘤患者呈现出非常好的生物学相关性，可用于预测临床结果。同时，现有基于血清生化免疫检测的标志物，受限于其技术平台和检测目标等原因，无法从肿瘤复杂遗传背景和异质性中找到关键组合，难以用作抗肿瘤药物的伴随诊断方案。针对这一问题，分子标志物提供了一种最为可靠的伴随诊断解决方案，这得益于以测序为代表包括基因组、外显子组、转录组和蛋白组在内的分子组学检测分析技术的快速发展，成为肿瘤精准医疗的重要基石。

人源肿瘤细胞模型(patient derived cell model,缩写为PDC)是研究癌变机理及药物筛选的重要手段，主要涉及肿瘤原代细胞培养，即直接从活体肿瘤标本中分离肿瘤细胞后在体外环境中培养，其细胞的生物学特征和遗传性状与临床表型一致性较高，可以保持原肿瘤的异质性，在许多肿瘤学研究(如个体肿瘤药敏实验、个体化的诊疗方案制定)中就显得尤为重要。

人源肿瘤移植模型(patient derivedxenograft model,缩写为PDX)是指将病人手术中切除的肿瘤接种到免疫缺陷动物上建立的人源肿瘤异体移植模型。近年来将人体肿瘤移植于免疫缺陷小鼠体内，肿瘤细胞形态、染色体含量和同功酶水平与人体肿瘤一样，细胞动力学和生物化学特征也得到较好的保持，故这种小鼠的异种移植人体肿瘤已成为免疫学和肿瘤学研究中较为理想的模型。目前已成功把将肝癌、结肠癌、乳癌、肺癌、卵巢癌、黑色素癌、胃癌、淋巴瘤和白血病、肾病、宫颈癌、软组织肉瘤和骨肉瘤等移植于免疫缺陷小鼠，获得一定比例的良好生长肿瘤部分并可进行传代。

人源肿瘤移植模型能模拟人体内环境，为抗肿瘤药物发现提供了一种与临床相近的模型。已有研究表明人源肿瘤移植模型具有与原始病人肿瘤相同的组织学特征并维持了病人肿瘤的异质性，并且人源肿瘤移植模型保留了病人肿瘤基本的基因组和表达谱特点。基于以上特点，人源肿瘤移植模型最主要的应用是作为在体内对抗癌药物敏感性实验的研究工具，进行药物敏感性实验，检测肿瘤药效相关标志物。

通过PDX/PDC技术结合多组学检测，本发明提供了一种“模型构建-药敏实验-组学数据获取-关联分析”系统研发策略，可以同时收集抗肿瘤药物的药效数据和药效实验中PDX/PDC模型相关的多组学数据，并进行整合挖掘；可以克服肿瘤复杂遗传背景、肿瘤异质性和模型药效对应性等问题，有效加速相应伴随诊断方案的研发。

发明内容