肝癌是中国高发恶性肿瘤。由于其广泛的肿瘤异质性，最新的靶向联合免疫治疗的方案仅对20~30%的患者有效，并且缺乏指导精准用药的药敏分子分型。因此亟需研究可以指导肝癌精准用药的分子分型和揭示新的耐药靶点。

北京大学第一医院张宁教授团队，近年来一直聚焦于肝癌异质性探究，通过一系列前期工作揭示了肝癌的基因组异质性（Gastroenterology, 2016）、表型异质性（Cancer Cell, 2019）、单细胞拷贝数异质性（Gastroenterology, 2022），和免疫微环境异质性的特征，提出并初步验证了中心粒细胞可用于肝癌免疫治疗的假说（Nature，2022）。在此基础上，张宁团队联合北京大学肿瘤医院吴健民团队、北京大学第一医院杨兴团队等，在Cancer Cell发表了题为：Pharmacogenomic profiling of intra-tumor heterogeneity using a large organoid biobank of liver cancer的研究论文。论文被推荐为Cancer Cell当期Featured content。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.03.004

团队对肝癌患者的手术标本多点取样，成功建立了来自144位患者，399个肿瘤位点的类器官生物库。通过苏木素-伊红染色、免疫荧光、免疫组化，证实了类器官与组织的表型异质性。通过外显子、转录组测序，从体细胞突变（somatic mutations)、拷贝数变异(copy number alterations, CNA)和转录组相似性等多维度也验证了类器官高度保留组织样本的异质性。

为了对瘤内异质性（intra-tumor heterogeneity, ITH）展开进一步研究，团队在部分患者的多区域类器官中，发现肿瘤体细胞突变、拷贝数变异的显著不同，并绘制了多区域的进化树。在转录组层面，团队发现肝癌一线靶向药索拉非尼、仑伐替尼的靶点在多区域中的差异表达，且不同位点间存在药敏异质性。

本团队选取临床上常用的肝癌一线药物索拉非尼、仑伐替尼，常用的二/三线药物瑞戈非尼、阿帕替尼、贝伐单抗，以及针对胆管癌FGFR2融合的药物培米替尼、胆管癌IDH1突变的药物艾伏尼布，对376个类器官进行药物筛选，通过机器学习模型，解析了肝癌临床靶向药仑伐替尼，索拉非尼、瑞戈非尼、阿帕替尼的药敏分子分型。

团队以肝癌一线药仑伐替尼为例，揭示了c-Jun介导耐药的关键作用及机制。形成c-Jun抑制剂（如Veratramine, SR11302 和NY2267）与仑伐替尼联合用药新方案。最后，团队将仑伐替尼和Veratramine连接，合成新药，显示出优于仑伐替尼的肿瘤杀伤效果。

综上，本研究基于肝癌类器官生物库，进一步解析了肝癌瘤内异质性，通过大规模靶向药筛选，揭示了肝癌药敏分子分型，阐明了仑伐替尼耐药新机制，合成新药，为肝癌的精准诊疗提供了重要线索。

该研究得到国家自然科学基金、科技部基金、百度基金、北京市科学技术委员会等的支持和资助。