癌癥一種悲慘的現狀在于，所使用的治療藥物有劇毒，它們的有效性在不同患者當中有著無法預見的差異。然而，最近科學家研發出一種新型技術將改變這一現狀，這種技術稱為“培養皿腫瘤”，能夠在化療開始之前，快速評估特定抗癌物雞尾酒對患者腫瘤有何效果。

以美國范德堡大學助理教授Melissa Skala為首的一組生物醫學工程師，開發出的這種新技術，利用熒光成像來監測從患者移除的三維腫瘤塊接觸不同抗癌藥物的反應。

最近在《Cancer Research》發表的一篇論文中，作者將該技術應用于三種主要形式的乳腺癌。他們報道稱，當暴露于一種有效藥物時，這種檢測方法可在72小時內，檢測到所有三種腫瘤代謝活性水平的顯著下降，然而耐藥性腫瘤卻沒有顯示出變化。

根據美國癌癥協會資料顯示，在美國有八分之一的婦女會在有生之年患上浸潤性乳腺癌。每年大約有40,000名女性死于乳腺癌，因此乳腺癌是第二大女性癌癥死亡原因，僅次于肺癌。

當乳腺癌被診斷時，患者接受的藥物治療，主要是根據用以鑒別腫瘤類型的活檢結果。在兩到三個月后，通過確定腫瘤是否縮小或持續增長，評估初始治療的效果。

根據一些研究，每年在超過100,000例乳腺癌當中，患者從未對標準藥物有反應，無論是最初的還是經過多次劑量的。因此，33%到43%的患者必須換到不同的藥物組合。

Skala說：“現在這是一個猜謎游戲。我們希望，我們的這種檢測法，通過讓醫生在治療開始之前為每位患者制定最有效、毒性最小的化療法，從而能夠顯著提高乳腺癌患者的生存機會。”

當前，有超過100種不同的抗腫瘤藥物是可用的，但是只有10到15種是經常使用的。

新型“培養皿腫瘤”方法，首先在手術切除或活檢過程中取得患者的癌組織，將其切割成小塊，然后放在一種特殊的膠原凝膠中，該凝膠將它們保持為“類器官”，保留原發腫瘤的三維結構，也包括來自腫瘤環境的支撐細胞。

培養腫瘤細胞的傳統方法，可產生一個單一的細胞層，表現得與原發腫瘤非常不同。所以癌癥研究人員開發出培養三維腫瘤類器官的方法，模擬原發腫瘤的行為，因此可以研究它們是如何成長的。

研究生Alex Walsh在該方法的開發過程中起到了關鍵作用，他指出：“這是首用三維培養方法，來預測不同藥物對患者腫瘤的有效性。”

研究人員使用一種稱為“代謝光成像（optical metabolic imaging）”的技術，來測量類器官的活動水平。測量所產生的熒光強度的差異，可提供一種“細胞代謝的動態讀數”，這是一種敏感的藥物反應生物標志物。他們的測試表明，在24小時內對藥物暴露有反應。

Skala說：“我們給了腫瘤一拳，看它如何反應。這種方法很便宜和快速，適用于高通量篩選，因此它可以用來同時檢測幾十種藥物或藥物組合。”

該試驗還能檢測類器官中所有個體細胞的反應。Skala指出，這很重要，因為腫瘤并不都相同，一些類型的腫瘤細胞可能對一種特定藥物有不同的反應。如果一種給定的藥物雞尾酒可殺死90%的癌細胞，但不影響其余10%，耐藥性腫瘤細胞就能接管并導致腫瘤重新長成。

Skala說：“我們的檢測法，使我們能夠找到殺死腫瘤中所有癌細胞的藥物組合。”

到目前為止，他們用治療乳腺癌常用的四種藥物和兩種實驗性藥物，在小鼠和六份人類腫瘤樣本中大范圍地檢測了這種方法。Walsh說，下一步是測試來自更多人類患者的腫瘤。如果這些試驗能夠驗證檢測結果，就如研究人員預想，他們估計，這種檢測法將在5到10年之內成為臨床可用。

在驗證了乳腺癌的檢測結果之后，他們想看看這種方法對胰腺癌的影響如何。雖然胰腺癌是很罕見的，在美國占所有癌癥的大約3%，但它的死亡率非常高，約占癌癥死亡的7%。