背景胰腺癌恶性程度高,预后差。目前胰腺癌的药物治疗是以基于吉西他滨和氟尿嘧啶的广谱化疗方案为主,但是化疗耐药在胰腺癌患者中较为普遍,也是胰腺癌预后差的主要原因。既往关于胰腺癌耐药机制的研究多是基于2D培养条件下的细胞系模型,但细胞系模型基因表达与体内肿瘤差异大,且无法解释个体间药敏差异的机制。所以,我们需要一种新的模型对胰腺癌的发生、发展以及化疗耐药等生物学行为进行研究。胰腺癌类器官可以保留体内肿瘤的形态学、基因组及转录组等特征,是研究胰腺癌生物学行为的重要工具。本研究以胰腺癌类器官为模型,通过多组学数据分析与高通量药物敏感性检测等手段,研究了胰腺癌原发性耐药和继发性耐药的机制,同时对胰腺癌类器官药敏结果辅助患者临床治疗的可行性进行了探索。第一部分 胰腺癌类器官样本库的建立及化疗药物敏感性机制的多组学数据分析目的:建立胰腺癌类器官生物样本库,研究分析胰腺癌的转录组分型以及原发性耐药的机制。方法:1、收集临床样本培养胰腺癌类器官;2、对胰腺癌类器官进行基因组、转录组以及化疗药物敏感性等检测;3、通过基因组数据分析胰腺癌的基因突变;用转录组数据对胰腺癌进行分子分型;4、根据药敏检测结果将类器官样本分为敏感组与耐药组,分析耐药样本的基因组及转录组变化。结果及结论:1、本研究构建了包含193例胰腺癌类器官的生物样本库;基因组数据的分析结果显示类器官样本具有较高的肿瘤纯度;2、HE染色、免疫组化染色以及基因组信息证实了胰腺癌类器官保留了胰腺癌组织的形态及分子学特征;3、基因组数据的分析证实了KRAS相关信号通路在胰腺癌中的重要作用;4、通过转录组数据对胰腺癌进行了分子分型。转录组分型中更恶性的RNA-4型富集了Wnt、TGFβ、上皮间质转化Fulvestrant供应商、低氧应答等信号通路,与既往研究中Basal-like亚型类似;5、原发性耐药机制的分析中,我们发现细胞周期改变等转录组变化,以及SMAD4基因的低表达与胰腺癌的原发性耐药相关。第二部分 新辅助治疗前后胰腺癌类器官药物敏感性变化及应对策略目的:研究胰腺癌在治疗压力下的进化和耐药,寻找继发性耐药的应对策略。方法:1、建立新辅助治疗前后配对的胰腺癌类器官;2、对新辅助治疗前后配对的胰腺癌类器官进行基因组及转录组测序,分析新辅助治疗后类器官的分子学改变;3、对新辅助治疗前后配对的胰腺癌类器官进行化疗药物敏感性检测,结合测序数据分析继发性耐药相关机制;4、通过高通量药物敏感性检测为继发性耐药的患者筛选敏感的治获悉更多疗药物。结果:1、通过对新辅助治疗前穿刺组织以及新辅助治疗后手术组织的培养,获得了4对新辅助治疗前后的胰腺癌类器官;2、相对于新辅助治疗前胰腺癌类器官,新Dynamic membrane bioreactor辅助治疗后类器官在基因组层面无明显改变;3例患者在转录组分型上无改变,只有1例肝转移患者发生了经典型向基底样型的转变;3、在化疗药物敏感性方面,新辅助治疗期间对吉西他滨联合白蛋白紫杉醇方案敏感的患者,其新辅助治疗后类器官出现了对紫杉醇单药以及吉西他滨+紫杉醇联合方案的耐药;4、在高通量药物敏感性检测中,发生继发性耐药的类器官显示出对EGFR抑制剂和MAPK通路抑制剂的敏感性;通路富集分析显示这两例患者在新辅助治疗后出现了MAPK通路的活化。结论:新辅助治疗中对吉西他滨联合白蛋白紫杉醇方案敏感的患者,在新辅助治疗后发生了对紫杉醇的耐药,术后需要避免紫杉醇类药物的治疗;在术后辅助治疗中加用EGFR抑制剂或MAPK通路抑制剂,有望改善此类患者的治疗效果。第三部分 探索类器官在胰腺癌临床治疗中的应用目的:评估胰腺癌类器官药敏检测指导患者临床治疗的可行性。方法:1、对20例胰腺癌类器官进行了化疗药物敏感性检测,建了类器官化疗药物敏感性评分系统,与患者治疗结局进行比对;2、对38例胰腺癌类器官进行高通量药物敏感性检测,分析同一通路药物敏感性是否具有一致性;3、结合一例临床治疗病例,分析类器官在临床治疗中的价值。结果:1、本研究对20例胰腺癌类器官进行了化疗药物敏感性检测,建了类器官化疗药物敏感性评分系统,通过该评分系统预测患者临床治疗反应的准确率达到85%;2、通过对38例胰腺癌类器官进行高通量药物敏感性检测,证实了类器官高通量药敏检测的稳定性和可靠性;同时,类器官也显示了突破靶点限制为患者筛选药物的能力,扩大了靶向药物的潜在获益人群;3、在临床病例DAC-108患者的治疗中,通过两次类器官药敏检测选取的治疗方案,使患者肿瘤生长得到了一定程度抑制,改善了患者的生存结局。结论:胰腺癌类器官药敏检测结果与患者治疗反应高度一致;在临床治疗中,类器官可以为患者选择敏感的个体化治疗方案。