Accuracy of Using a Patient-Derived Tumor Organoid Culture Model to Predict the Response to Chemotherapy Regimens In Stage IV Colorectal Cancer

BACKGROUND: Patient-derived tumor organoid culture has emerged as a preclinical model that has the potential to predict individual drug response. However, the predictive accuracy of patient-derived tumor organoid culture models for responses to chemotherapy regimens in stage IV colorectal cancer remains unknown. OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate the predictive accuracy of the patient-derived tumor organoid culture model for responses to chemotherapy regimens in stage IV colorectal cancer. DESIGN: A pilot study was performed to define the half-maximal inhibitory concentration of the response to chemotherapy regimens in the patient-derived tumor organoid culture model. Then, a blinded study was performed to evaluate the predictive accuracy of the patient-derived tumor organoid culture model for responses to chemotherapy regimens. SETTINGS: Cancer samples were collected from patients with stage IV colorectal cancer at Nanfang Hospital of Southern Medical University in China. PATIENTS: In the pilot study, 30 patients were enrolled, and 43 samples were collected. In the blinded study, 71 patients were enrolled, and 96 samples were collected. INTERVENTION: Patient-derived tumor organoid culture and chemotherapy regimens were tested. MAIN OUTCOME MEASURES: The predictive accuracy of the patient-derived tumor organoid model for responses to chemotherapy regimens was measured. RESULTS: The median (range) time of organoid culture and drug testing was 9 days (range, 7-14 d). In the pilot study, 30 samples (69.77% [30/43]) were successfully cultured. The half-maximal inhibitory concentration of the chemotherapy response was 10 µmol/L according to clinical chemotherapy outcomes. In the blinded study, 77 samples (80.21% [77/96]) from 57 patients were successfully cultured. The sensitivity, specificity, and accuracy of the patient-derived tumor organoid model for predicting responses to chemotherapy regimens were 63.33%, 94.12%, and 79.69%. LIMITATIONS: This was a blinded study rather than a prospective randomized controlled study. CONCLUSIONS: The patient-derived tumor organoid culture model effectively predicts responses to existing chemotherapy regimens for individual patients. Video Abstract at http://links.lww.com/DCR/B511. PRECISIN EN EL USO DE MODELOS DE CULTIVO DE ORGANOIDES TUMORALES DERIVADOS DE PACIENTES PARA PREDECIR LA RESPUESTA DEL RGIMEN DE QUIMIOTERAPIA EN CNCER COLORRECTAL ESTADIO IV ESTUDIO CIEGO: ANTECEDENTES:El cultivo de organoides tumorales derivado del paciente ha surgido como un modelo preclínico que tiene el potencial de predecir la respuesta a un fármaco individual. Sin embargo, la exactitud predictiva en los modelos de cultivo de organoides tumorales derivados de pacientes para las respuestas a los regímenes de quimioterapia en el cáncer colorrectal en estadio IV sigue siendo desconocida.OBJETIVO:Evaluar la exactitud predictiva del modelo de cultivo organoide tumoral derivado de pacientes para las respuestas a los regímenes de quimioterapia en el cáncer colorrectal en estadio IV.DISEÑO:Se realizó un estudio piloto para definir la concentración inhibitoria media máxima de la respuesta a los regímenes de quimioterapia en el modelo de cultivo organoide tumoral derivado de pacientes. Luego, se realizó un estudio ciego para evaluar la exactitud predictiva del modelo de cultivo organoide tumoral derivado de pacientes para las respuestas a los regímenes de quimioterapia.AJUSTE:Se recolectaron muestras de cáncer de pacientes con cáncer colorrectal en estadio IV en el Hospital Nanfang de la Universidad Médica del Sur en China.PACIENTES:En el estudio piloto, se inscribieron 30 pacientes y se recolectaron 43 muestras. En el estudio ciego, se inscribieron 71 pacientes y se recolectaron 96 muestras.INTERVENCIÓN:Se probaron cultivos de organoides de tumores derivados del paciente y regímenes de quimioterapia.PRINCIPALES MEDIDAS DE RESULTADO:La precisión predictiva del modelo organoide tumoral derivado del paciente para las respuestas a los regímenes de quimioterapia.RESULTADOS:La mediana (rango) de tiempo de cultivo organoide y prueba de drogas fue de 9 (7-14) días. En el estudio piloto, se cultivaron con éxito 30 (69,77% [30/43]) muestras. La concentración inhibidora media máxima de la respuesta a la quimioterapia fue de 10 µmol / L según los resultados de la quimioterapia clínica. En el estudio ciego, se cultivaron con éxito 77 muestras (80,21% [77/96]) de 57 pacientes. La sensibilidad, especificidad y precisión del modelo organoide tumoral derivado del paciente para predecir las respuestas a los regímenes de quimioterapia fueron 63,33%, 94,12% y 79,69%, respectivamente.LIMITACIONES:Este fue un estudio ciego en lugar de un estudio prospectivo, aleatorizado y controlado.CONCLUSIONES:El modelo de cultivo organoide tumoral derivado de pacientes predice eficazmente las respuestas a los regímenes de quimioterapia existentes para pacientes individuales. Consulte Video Resumen en http://links.lww.com/DCR/B511.