腦膠質(zhì)瘤是一種復(fù)雜的中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥，在不同患者之間具有顯著遺傳和表型異質(zhì)性。腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是致死率最高的膠質(zhì)瘤，其五年生存率僅為6.9%，且復(fù)發(fā)率極高。本研究呈現(xiàn)一項(xiàng)首次將生物3D打印和人工智能兩項(xiàng)前沿技術(shù)創(chuàng)新整合的實(shí)例，推進(jìn)了從實(shí)驗(yàn)和計(jì)算雙重角度預(yù)測(cè)和評(píng)估不同治療方法下的抗腫瘤療效，同時(shí)使得探索復(fù)雜、含有多種細(xì)胞的GBM微環(huán)境特性成為可能。

     研究團(tuán)隊(duì)從22名成人和1名兒童高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者處獲取了手術(shù)切除的腫瘤組織，成功打印培養(yǎng)所有患者的3D微組織（PDT），并將其作為該患者的研究模型。通過(guò)多組學(xué)驗(yàn)證，顯示患者樣本與其PDT在分子特征上高度一致，且優(yōu)于基質(zhì)膠培養(yǎng)的患者類器官（PDO）。在藥物測(cè)試中，PDT能夠準(zhǔn)確反映復(fù)發(fā)患者對(duì)于金標(biāo)準(zhǔn)藥物替莫唑胺的耐藥性，以及對(duì)洛莫司汀更高的敏感性，證實(shí)PDT能夠準(zhǔn)確提示臨床藥物的易感性。

     研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)開(kāi)發(fā)了集成多種經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法的人工智能融合模型GlioML，在480種化合物中實(shí)現(xiàn)優(yōu)于所有單一算法的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。研究團(tuán)隊(duì)隨后基于生物3D打印和GlioML算法來(lái)預(yù)測(cè)和評(píng)估膠質(zhì)瘤患者個(gè)體藥物反應(yīng)的協(xié)同潛力，結(jié)果顯示GlioML的預(yù)測(cè)藥效能夠明顯區(qū)分WHO III級(jí)和IV級(jí)膠質(zhì)瘤，提示不同階段的膠質(zhì)瘤患者對(duì)藥物反應(yīng)不同，并通過(guò)聚類分析成功發(fā)現(xiàn)一類能顯著抑制GBM腫瘤細(xì)胞的“藥物分群”，為后續(xù)新藥開(kāi)發(fā)提供重要線索。此外，該研究還揭示了生物3D打印GBM腫瘤免疫模型中，不同來(lái)源巨噬細(xì)胞能夠塑造有顯著差異的腫瘤微環(huán)境，可被應(yīng)用于開(kāi)發(fā)靶向GBM微環(huán)境、增強(qiáng)臨床療效的新策略。

▲ 生物3D打印患者來(lái)源微組織（PDT）與患者具備高度的分子層面、藥物反應(yīng)一致性

   上海中醫(yī)藥大學(xué)青年研究員湯忞為論文第一作者、共同通訊作者，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院姚瑜教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委、上海申康醫(yī)院發(fā)展中心項(xiàng)目等多項(xiàng)資金資助和支持。

l來(lái)源：上海中醫(yī)藥大學(xué)