结直肠癌是全球第三大常见的恶性肿瘤,发病率仅次于乳腺癌和肺癌,死亡率仅次于肺癌。随着结直肠癌发生发展的分子机制的研究以及新药研发技术的进步,结直肠癌已经进入精准治疗时代,靶向药物已在结直肠癌治疗中占据一席之地。但由于结直肠癌的高度异质性,并非所有患者都能从现有的靶向治疗中获益,且随着靶向药物临床试验的开展,靶向治疗的原发和继发耐药的问题也逐渐显现。目前晚期结直肠癌三线及后线治疗可选择的药物非常有限,晚期患者的5年生存率仍不足15%。因此结直肠癌新药研发迫在眉睫。肿瘤血管生成是肿瘤发生发展中重要的环节,靶向血管生成已成为肿瘤靶向治疗中的热点。安罗替尼是一种新型小分子多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂（receptor tyrosine kinase inhibitor,TKI）,其主要靶向血管内皮生长因子受体2/3、成纤维细胞生长因子受体1-4、血小板衍生生长因子受体α/β、干细胞因子受体（c-Kit）和Ret,并以此抑制肿瘤血管生成和肿瘤细胞增殖。目前安罗替尼已被批准用于非小细胞肺癌、软组织肉瘤以及小细胞肺癌的后线治疗,其在转移性肾癌、甲状腺髓样癌的II期临床试验也表现出良好的治疗潜力。I期非盲临床试验已初步证明安罗替尼可使结直肠癌患者的肿瘤缩小,这使得安罗替尼在结直肠癌中的应用前景备受关注。体外细胞实验已经证明安罗替尼在体外可以抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭,并诱导细胞凋亡。多个关于安罗替尼联合化疗药物治疗结直肠癌的II期临床试验也进行得如火如荼,但均未发表明确的结果。因此,安罗替尼对结直肠癌是否确有疗效仍待验证,安罗替尼在体内抗结直肠癌的作用机制也仍待进一步探究。鉴于伦理等种种原因,验证药物疗效的随机对照实验往往难以在人群中实现,因此,通过合适的临床前模型来预测各种药物疗效并最终优化治疗手段达到良好治疗效果十分重要。目前肿瘤药物研发的临床试验成功率是所有疾病中最低的,很大原因在于药物研发的临床前模型无法准确预测患者对药物的反应。患者肿瘤组织来源的异种移植（patient-derived xenograft,PDX）模型是通过将患者肿瘤组织直接接种至免疫缺陷小鼠来建立的,其最主要的优点是较大程度地保留患者肿瘤组织的异质性与分子特征的多样性,即使经过传代仍能保持原肿瘤的特性。已有大量研究证明PDX模型中验证的药物疗效与临床上患者对药物治疗的反应有非常强的相关性,提示其作为药物疗效验证的临床前模型的可靠性。美国国家癌症研究所推荐利用PDX模型进行肿瘤临床转化研究。目前PDX已经被广泛应用于药物敏感性人群的筛选、新型抗癌药物的临床前试验、肿瘤患者的个体化治疗等方面的研究。本课题组有建立PDX模型的工作基础,可为模型建立提供技术支持。本研究旨在建立结直肠癌PDX模型,并利用其初步探究新型血管靶向药物安罗替尼在结直肠癌中的疗效及其抗肿瘤的作用机制,同时回顾分析安罗替尼的临床应用,更全面地评估安罗替尼在晚期结直肠癌中的应用前景。第一部分结直肠癌PDX模型的建立目的本部分研究旨在建立结直肠癌PDX模型并验证该模型与相应的患者原始肿瘤组织的一致性,为后续新药研发的临床前研究以及患者个体化治疗的研究提供可靠的平台。方法我们收集了自2017年2月至2020年5月于我科进行手术并愿意加入研究的结直肠癌患者的新鲜肿瘤组织。将新鲜肿瘤组织接种于裸鼠皮下建立结直肠癌PDX移植瘤模型并传代,观察并记录各代PDX模型的生长规律,并用HE染色和免疫组织化学染色初步鉴定PDX移植瘤模型与患者肿瘤组织的一致性。结果本部分研究成功建立了10例结直肠癌PDX模型,G1代成瘤率为71.4%。PDX模型成瘤率随传代代数的增加而升高,在G2代后基本可达100%。PDX模型的生长速度随传代代数的增加而加快,在G3/G4代之后基本保持稳定。建立的PDX模型在HE染色示意的组织形态学,CD34、CDX2、CK7、和CK20蛋白的表达上与患者原始肿瘤组织有良好的一致性。结论本部分研究成功建立高仿真原始肿瘤组织的结直肠癌PDX模型,为药物疗效评估、药物敏感人群筛选及肿瘤个体化治疗研究提供了稳定且可靠的平台。第二部分新型血管靶向药物安罗替尼治疗结直肠癌的疗效评估及机制探索目的本部分研究旨在利用第一部分建立的结直肠癌PDX模型来初步评估安罗替尼单药及联合化疗药物在结直肠癌中的疗效,并初步探究安罗替尼抗肿瘤作用的机制。方法我们随机挑选5例PDX模型分别用于安罗替尼单药及联合化疗药物疗效的评估。在安罗替尼单药实验中,将每例模型的小鼠随机分为4组,分别为（1）对照组;（2）低剂量组（0.75mg/kg,ig,d1-14,q3w）;（3）中剂量组（1.5mg/kg,ig,d1-14,q3w）;（4）高剂量组（3mg/kg,ig,d1-14,q3w）。在联合用药实验中,将每例模型的小鼠随机分为7组,分别为（1）阴性对照组;（2）安罗替尼组（1 mg/kg,ig,d1-14,q3w）;（3）奥沙利铂（OXA）组（3mg/kg,ip,biw）;（4）安罗替尼联合OXA组（给药剂量及频率同单药）;（5）盐酸伊立替康（CPT-11）组（5mg/kg,ip,qw）;（6）安罗替尼联合CPT-11组（给药剂量及频率同单药）;（7）阳性对照组（20mg/kg CPT-11,ip,qw）。观察并记录小鼠的体重,瘤体的体积、瘤重,并计算抑瘤率来评估安罗替尼单药的抗肿瘤作用。分析PDX模型对应的患者临床及基因测序的资料以探究可能获益于安罗替尼的人群特征。利用免疫组化观察用药后Ki-67、CD31、VEGFA、VEGFR2、AKT、ERK1/2的表达并初步分析安罗替尼抗肿瘤作用的机制。结果安罗替尼单药在结直肠癌PDX模型中有疗效。在2例PDX模型中,当药物浓度为1.5mg/kg时即表现出显著的抗肿瘤作用（p＜0.05）,在另外2例PDX模型中,当药物浓度为3mg/kg时也表现出显著的抗肿瘤作用（p＜0.01）,只有1例PDX模型中并未观察到安罗替尼的抗肿瘤作用。安罗替尼联合奥沙利铂在结直肠癌中有疗效,在3例PDX模型中安罗替尼联合奥沙利铂可以显著抑制肿瘤生长（p＜0.05）,其中在1例PDX模型中,安罗替尼联合奥沙利铂可以显著增强奥沙利铂的抗肿瘤作用（p＜0.05）。安罗替尼联合伊立替康在结直肠癌中有疗效,在3例PDX模型中安罗替尼联合伊立替康可以显著抑制肿瘤生长（p＜0.05）,其中在2例PDX模型中伊立替康单药有显著的抗肿瘤作用（p＜0.05）。结合患者临床资料分析左半结肠癌、肿瘤病理类型为腺癌、非多器官远处转移、BRAF V600E野生型患者对安罗替尼的反应性更好。利用免疫组化分析安罗替尼抗肿瘤作用的可能机制发现安罗替尼浓度为1.5mg/kg时Ki-67的表达量显著下降,且当安罗替尼浓度达到1.5mg/kg（PDX模型3）或3mg/kg（模型5）时微血管密度（MVD）显著减少。另外,安罗替尼可显著抑制VEGFA、AKT和ERK的表达。结论安罗替尼单药可以通过抑制肿瘤细胞增殖（AKT/ERK信号通路）和血管生成来抑制肿瘤生长。安罗替尼联合奥沙利铂有一定的协同抗肿瘤作用。肿瘤在左半结肠,BRAF V600E野生型的结直肠癌患者更可能获益于安罗替尼的治疗。第三部分安罗替尼治疗结直肠癌的临床应用研究目的本部分研究旨在回顾分析安罗替尼在晚期结直肠癌中的临床应用,探讨其在晚期结直肠癌中的疗效,并与第二部分联合分析临床上可能获益于安罗替尼的结直肠癌患者的特征,为后续安罗替尼治疗晚期结直肠癌的临床应用打下基础。方法我们收集了2019年4月至2020年12月于我院使用过安罗替尼的晚期结直肠癌患者,通过医院病历系统采集并记录患者的临床以及各项检查的资料。利用客观缓解率、疾病控制率及无进展生存期来评估安罗替尼的近期及远期疗效,并分析不同因素对患者无进展生存期的影响,同时评估患者在治疗期间出现的相关的不良反应。结果本部分研究共纳入了4例采用安罗替尼进行后线治疗的晚期结直肠癌患者,其中2例患者对安罗替尼反应良好,平均PFS为6.7个月,在治疗期间肿瘤标志物显著下降。初步分析发现肿瘤位于左半结肠,治疗前CEA水平远超过正常上限的患者对安罗替尼有较好的反应。安罗替尼的不良反应均为1级或2级,本研究报告的最主要的不良反应为甲状腺功能减低。结论安罗替尼对肿瘤位于左半结肠的晚期结直肠癌患者有效,且安全性良好。