儿童实体肿瘤的分子特征及潜在治疗靶点（五）——儿童肿瘤的临床前模型及展望

上一期，我们讲到了临床测序平台在儿童肿瘤研究及治疗中的作用，本期将为大家介绍儿童肿瘤的临床前模型及展望。

儿童肿瘤的临床前模型

多年来在儿童中进行早期临床试验的经验表明，许多针对成人肿瘤开发的药物在儿科环境中无效。儿科临床前测试可以通过更有效的优先级和分层来促进药物开发的成功，同时也可以帮助患者从早期临床试验中获得更多的临床益处。

以下是总结的不同类型临床前模型系统的优缺点：

图片来源于文献，点击查看大图注：DDR，DNA损伤应答；GEMMs，基因工程小鼠模型；MRI，核磁共振；PDX，人源肿瘤异种移植；shRNA，短发夹RNA。☆

由于PDX分子特征模型可用于一系列儿童实体肿瘤，儿科临床前测试已经发生了变化。这种特性不仅能够对分子靶向药物进行检测，而且能够在特定实体内对不同的生物亚型进行检测。

注：PDX模型是一种将肿瘤患者的肿瘤组织移植到免疫缺陷小鼠体内，并使肿瘤组织在小鼠体内生长而构建的一种肿瘤模型。这种模型在组织病理学、分子生物学和基因水平上保留了大部分原代肿瘤的特点，具有较好的临床疗效预测性，因而被广泛应用于新药开发，尤其是靶向药的临床试验患者筛选和预测性生物标志物的研究。

以下是总结的可用于确定儿科肿瘤临床前模型及其相关分子数据的资源：

图片来源于文献，点击查看大图

注：CBTTC，儿童脑肿瘤组织联盟；CSTN，儿童实体肿瘤网络；ITCC-P4，儿童癌症治疗-儿童临床前概念验证平台；PNOC，儿童神经肿瘤联盟；PPTC，儿科临床前测试协会。

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肿瘤特异性缺陷的识别和确认是临床前测试的重要目标。

使用基因组特征细胞系的大屏幕可以识别那些对靶向药物具有“异常”敏感性的细胞，并可以将这种敏感性与特定的基因组变化联系起来。例如，通过Cancer Therapeutics Response Portal获得的476个贴壁癌细胞系的数据被用来记录对MDM2抑制剂具有选择性敏感性的SMARCB1缺失的横纹肌样肿瘤细胞系。

此外，CRISPR-Cas9系统在识别癌症相关基因组变化的合成致死相互作用方面发挥着核心作用，这些相互作用的识别为随后的体外和体内靶向药物测试提供了一个起点，以评估潜在的临床应用。

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为使儿科临床前试验的结果更为最可靠，稳定可重复的数据集是必须的，而研究结果中对于药物是否具有抗肿瘤活性的标准也需要重新定义。

在目前已发表的文献中，对于“有抗肿瘤活性”的药物的定义从统计学上具有显着差异的时间延长（但只是极微小的）到持续的肿瘤消退均包括在内，但显然其中一些仅能适度放缓肿瘤生长速度的药物对于以治愈为最终目标的儿童肿瘤来说是没什么意义的。因此，对事件发生时间及肿瘤消退有重大影响的药物应最优先被考虑。

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临床环境中存在的基因组和生物异质性是特定癌症类型进行临床前测试的一个挑战。使用针对特定肿瘤类型的多个模型对感兴趣的药物进行评估，可以对可能调节药物治疗反应的分子因素(即预测生物标志物)进行初步评估。

尽管体外试验可以在大量细胞系中进行，但将研究结果转化为临床应用时会面临着体外药物暴露的研究成果外推到临床环境会更为复杂的挑战。

为此，也有研究人员试图利用体内模型来解决基因组和生物异质性的问题，单鼠测试设计(即在一只小鼠中测试多个独立的PDX系，以模拟患者群体)应运而生，这使得针对数十个模型而不是少数模型的药物测试成为可能。

单鼠设计可以在对测试中的药物进行大规模的治疗效果评估时识别与反应相关的生物因素，但要成功地评估药物反应，每个肿瘤类型至少需要30-40个具有良好分子特征的模型。

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联合测试是儿科临床前测试中另一个令人感兴趣的研究方向，包括将试验药物与标准药物、其他在研药物和放射治疗联合使用。

有研究人员试图模拟一个“老鼠医院”，以一种更接近人类临床试验的方式研究新的化合物，即与外科护理和放化疗的标准进行比较。但这种方法具有很大的局限性，除了技术和资金上的障碍，组合测试实验需要多个治疗组，因此需要大量的动物，这意味着只有有限的药物可以进行组合测试。

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在临床前试验中需要考虑对药物抗肿瘤活性预测过高或过低的原因，导致这种现象的比较受认可的原因主要包括：1）小鼠的药物暴露量高于人类可耐受的药物暴露量；2）临床前模型进行测试时的细胞周期转运时间比临床实际情况中更快，细胞周期活性物质的活性也就更高。

针对第一个问题，可以通过评估被测药物在用于药效测试的小鼠品系中的药代动力学特征，并将小鼠体内观察到的药物水平与人类可达到的药物水平进行比较来改善。

对于原位脑瘤模型，确定药物进入肿瘤组织的情况也很重要，例如使用基于微透析的方法可以评估血脑屏障在限制药物被摄取方面的潜在作用。

因此，仅在小鼠身上发现某种化合物的作用比较温和并不总是意味着该化合物没有被进一步的开发的价值。

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针对儿童实体肿瘤最相关的免疫肿瘤制剂是工程制剂，例如T细胞双特异性抗体和抗体-药物偶联物。前者可使用干细胞人化的免疫缺陷小鼠进行测试，而后者可使用与传统细胞毒性药物相同的体内测试程序进行测试。

评估免疫检查点抑制剂的测试方法还远远不够成熟，且考虑到大多数儿童肿瘤的低肿瘤突变负荷以及相应的低新抗原率，这些药物目前对儿童肿瘤的适用性似乎有限。

通过适应性免疫系统发挥作用的免疫肿瘤制剂不能在免疫缺陷小鼠中使用标准PDX模型进行测试，而是需要人化的小鼠模型(昂贵且困难)或基因工程小鼠模型。然而对儿童肿瘤来说，这种模型当前的可用性与这些疾病的肿瘤间或瘤内异质性并不匹配。

展望

儿童实体肿瘤的突变负荷一般较低这一特性对于临床治疗来说有利有弊。虽然新抗原负荷水平较低可能会阻碍对免疫检查点抑制剂的特异性反应，但儿童肿瘤的基因组可能也因此更容易解释，从而更易于找到个体肿瘤的潜在弱点，进一步开发相应的治疗靶点，例如一些对靶向介入异常敏感的融合癌基因。而具体哪些患者可能受益于这些药物则需要通过诊断方法系统地确定。

由于儿童肿瘤的病例相对稀少，市场规模也小，因此只有极少数专门针对儿童肿瘤的药物被开发。鉴于儿童肿瘤在肿瘤生物学上与成人有着显着的差异，这类药物的开发将变得更为重要。为此，美国已于年中开始实施旨在加快治愈儿童疾病和公平性的研究，当最初为成人适应症设计的药物的作用机制也与儿童疾病相关时，将被强制开发以解决儿童肿瘤可用药物短缺的问题。这需要包括医生、研究人员、患者权益倡导者、监管机构代表和行业合作伙伴在内的国际多利益相关平台一同克服在经济、监管和伦理上的障碍，加速儿童药物的开发，并最终为所有患有肿瘤的儿童找到治疗方法。

往期回顾：儿童肿瘤的分子特征 儿童肿瘤的分子治疗靶点 儿童肿瘤的免疫微环境 临床测序平台在儿童肿瘤研究及治疗中的作用关于领星

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