類器官模型作為癌癥研究與藥物評估領(lǐng)域的新興工具，雖在藥物敏感性測試等諸多方面展現(xiàn)出巨大潛力，但現(xiàn)有方法仍存在一些局限性。

一、類器官模型藥物敏感性測試的局限性

1.1 免疫系統(tǒng)模擬的不完整性

類器官模型通常只聚焦于單一類型的免疫細(xì)胞，如T細(xì)胞，缺乏對樹突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞及髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs）等其他免疫細(xì)胞協(xié)同作用的模擬，難以還原體內(nèi)復(fù)雜的免疫網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)際腫瘤微環(huán)境（TME）中，這些免疫細(xì)胞相互協(xié)作，共同影響腫瘤的生長與治療反應(yīng)。例如，MDSCs能分泌免疫抑制因子，降低免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICIs）等免疫療法的療效，而現(xiàn)有類器官模型往往無法體現(xiàn)這類復(fù)雜的細(xì)胞間相互作用。

1.2 藥物敏感性測試的片面性

當(dāng)前類器官模型的藥物敏感性測試主要依賴于腫瘤細(xì)胞的活性評估，然而，僅關(guān)注腫瘤細(xì)胞活性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

這種方法難以區(qū)分藥物對腫瘤細(xì)胞的直接殺傷作用與通過腫瘤微環(huán)境（TME）間接介導(dǎo)的影響。例如，MDSCs或腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）分泌的免疫抑制因子可能削弱藥物效果，導(dǎo)致實(shí)際檢測結(jié)果低估藥物療效。此外，離體腫瘤細(xì)胞若缺乏TME介導(dǎo)的耐藥機(jī)制，可能對藥物反應(yīng)過度敏感，致使臨床效果預(yù)測出現(xiàn)偏差。

參考文獻(xiàn)

Breakthroughs and challenges of organoid models for

assessing cancer immunotherapy: a cutting-edge tool for

advancing personalised treatment

1.3 長期培養(yǎng)穩(wěn)定性欠佳

長期培養(yǎng)過程中，類器官易受營養(yǎng)耗盡、氧氣梯度變化及廢物累積等因素干擾，影響細(xì)胞活性與模型穩(wěn)定性。頻繁更換培養(yǎng)基雖可緩解部分問題，卻提高了操作成本與復(fù)雜度。

培養(yǎng)環(huán)境的不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致類器官的基因表達(dá)、表觀遺傳特征及對藥物的響應(yīng)隨時(shí)間發(fā)生改變，削弱了模型對患者腫瘤特征的長期精準(zhǔn)模擬能力。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性不足

類器官模型的構(gòu)建涉及多樣化的樣本來源、培養(yǎng)條件和基質(zhì)材料，導(dǎo)致不同實(shí)驗(yàn)室乃至同一實(shí)驗(yàn)室不同批次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在差異。這種缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)使跨機(jī)構(gòu)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)整合變得困難，限制了類器官藥物敏感性測試結(jié)果的普適性和臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

（二） 腫瘤-免疫-器官系統(tǒng)性交互拓展免疫治療全身性評估

2.1 腸道微生物對ICIs療效的影響

腸道微生物通過影響免疫系統(tǒng)的激活和調(diào)節(jié)，對ICIs等免疫療法的療效產(chǎn)生顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，特定的腸道菌群組成與ICIs治療反應(yīng)密切相關(guān)，有益菌群可增強(qiáng)機(jī)體對腫瘤的免疫應(yīng)答，提高ICIs的療效，而有害菌群可能產(chǎn)生免疫抑制作用，降低治療效果。例如，某些乳酸菌可促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對腫瘤的監(jiān)控和攻擊能力 。雙歧桿菌等菌群能夠提高ICIs治療黑色素瘤小鼠模型的療效。

因此，在類器官模型中整合腸道微生物因素，模擬腸道微環(huán)境與腫瘤微環(huán)境之間的相互作用，有助于更全面地評估免疫治療的全身性效應(yīng)。這可以通過構(gòu)建包含腸道微生物的類器官-微生物共培養(yǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，或借助多器官芯片技術(shù)[例如小編單位提供Kirkstall Quasi Vivo類器官3D動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)]，將腸道類器官與腫瘤類器官、免疫類器官等連接起來，模擬人體內(nèi)復(fù)雜的器官間通訊與物質(zhì)交換。

2.2 腫瘤微環(huán)境與免疫系統(tǒng)

腫瘤微環(huán)境（TME）中包含多種細(xì)胞類型和細(xì)胞外基質(zhì)成分，如腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）、免疫細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）。這些成分不僅參與腫瘤的生長和侵襲，還影響免疫細(xì)胞的浸潤、活化和功能。

類器官模型能夠模擬TME的復(fù)雜性，為研究免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞之間的相互作用提供了有力工具。通過調(diào)整類器官模型中的TME成分，可以研究不同免疫細(xì)胞亞群在TME中的行為變化，以及如何影響免疫治療的敏感性。例如，CAFs能夠分泌多種細(xì)胞因子和趨化因子，塑造TME的免疫抑制環(huán)境，從而影響ICIs的療效。在類器官模型中，可以加入不同來源和功能的CAFs，觀察其對免疫細(xì)胞浸潤和ICIs治療效果的影響，進(jìn)而篩選出能夠逆轉(zhuǎn)免疫抑制TME的CAFs亞型或相關(guān)靶點(diǎn)。

2.3 腫瘤與宿主器官的相互作用

腫瘤與宿主的其他器官之間存在復(fù)雜的相互作用，這些相互作用可能影響免疫治療的全身性效果。例如，腫瘤細(xì)胞可以分泌循環(huán)因子，影響免疫細(xì)胞在骨髓、脾臟和淋巴結(jié)等免疫器官中的發(fā)育、成熟和功能。同時(shí)，免疫細(xì)胞也可以遷移到腫瘤部位，參與腫瘤的免疫監(jiān)視和攻擊。

類器官模型可以用于模擬腫瘤與宿主器官之間的這種遠(yuǎn)程通訊，研究不同器官在免疫治療過程中的作用和調(diào)節(jié)機(jī)制。例如，構(gòu)建包含腫瘤類器官、骨髓類器官和淋巴結(jié)類器官的多器官系統(tǒng)，模擬腫瘤細(xì)胞釋放因子對免疫細(xì)胞生成和功能的影響，以及免疫細(xì)胞如何從免疫器官遷移到腫瘤部位發(fā)揮作用。通過這種方式，可以更全面地評估免疫治療的全身性效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。

2.4 多組學(xué)整合與系統(tǒng)生物學(xué)分析

為了更深入地理解腫瘤-免疫-器官間的系統(tǒng)性交互及其對免疫治療的影響，需要整合多組學(xué)技術(shù)，如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)。通過分析類器官模型在不同治療條件下的多組學(xué)數(shù)據(jù)，可以揭示免疫治療響應(yīng)的關(guān)鍵分子機(jī)制和信號通路。

系統(tǒng)生物學(xué)方法則可以將這些多組學(xué)數(shù)據(jù)整合到計(jì)算模型中，構(gòu)建腫瘤-免疫-器官交互的網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測免疫治療的療效和潛在的耐藥機(jī)制。例如，結(jié)合單細(xì)胞測序和代謝組學(xué)分析，研究ICIs治療前后腫瘤類器官和免疫類器官中細(xì)胞類型的動(dòng)態(tài)變化及其代謝特征，揭示免疫細(xì)胞激活和腫瘤細(xì)胞死亡的相關(guān)代謝調(diào)控機(jī)制，為優(yōu)化免疫治療方案提供依據(jù)。

類器官模型在癌癥免疫療法評估中展現(xiàn)出巨大潛力，但其藥物敏感性測試仍存在諸多局限性。通過深入研究腫瘤-免疫-器官間的系統(tǒng)性交互，特別是腸道微生物對ICIs療效的影響，整合多組學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)生物學(xué)分析，有望拓展免疫治療的全身性評估，更精準(zhǔn)地預(yù)測治療效果。未來，隨著類器官技術(shù)的不斷完善和跨學(xué)科合作的加強(qiáng)，類器官模型將為個(gè)性化免疫治療方案的制定提供更有力的支持。

三、基于Kirkstall Quasi Vivo類器官3D動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)的拓展思路

研究方向

具體方法

預(yù)期結(jié)果

潛在意義

1.模擬腸道微生物與免疫系統(tǒng)的互作，評估對ICIs療效的影響

利用Kirkstall Quasi Vivo系統(tǒng)，將腸道類器官與免疫類器官、腫瘤類器官串聯(lián)培養(yǎng)，構(gòu)建綜合模型。在模型中，腸道類器官微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和免疫調(diào)節(jié)分子隨培養(yǎng)基流動(dòng)擴(kuò)散至免疫類器官和腫瘤類器官，模擬體內(nèi)腸道微生物對全身免疫環(huán)境的塑造作用。

揭示腸道微生物如何影響ICIs的療效，分析不同腸道微生物組成下，免疫細(xì)胞的激活狀態(tài)、細(xì)胞因子分泌譜以及腫瘤細(xì)胞對ICIs的響應(yīng)變化。

為個(gè)性化免疫治療方案的制定提供依據(jù)，考慮腸道微生物因素，提高ICIs治療效果。

2.整合多器官交互，實(shí)現(xiàn)免疫治療的全身性評估

將腫瘤類器官與肝臟、脾臟、骨髓等類器官連接，模擬腫瘤細(xì)胞釋放的循環(huán)因子對全身免疫細(xì)胞生成、成熟和功能的影響，以及免疫細(xì)胞從免疫器官遷移到腫瘤部位的過程。

全面評估免疫治療在全身層面的效應(yīng)，包括免疫細(xì)胞在不同器官間的分布變化、免疫相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制等。

為優(yōu)化免疫治療方案提供更全面的視角，降低免疫相關(guān)不良反應(yīng)，提高治療的安全性和有效性。

3.結(jié)合多組學(xué)分析與系統(tǒng)生物學(xué)建模，挖掘關(guān)鍵機(jī)制與預(yù)測標(biāo)志物

在多器官交互研究基礎(chǔ)上，結(jié)合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)，對類器官在不同治療條件下的狀態(tài)進(jìn)行全面分析。利用系統(tǒng)生物學(xué)建模方法，構(gòu)建腫瘤-免疫-器官交互的網(wǎng)絡(luò)模型。

預(yù)測不同患者的免疫治療療效和潛在的耐藥機(jī)制，挖掘新的治療靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。

為精準(zhǔn)醫(yī)療提供有力支持，實(shí)現(xiàn)對癌癥患者的個(gè)性化治療，提高免疫治療的響應(yīng)率和生存率。

類器官模型藥物敏感性測試雖存在局限性，但借助Kirkstall Quasi Vivo類器官串聯(lián)芯片灌流動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合腫瘤-免疫-器官間的系統(tǒng)性交互研究，有望突破傳統(tǒng)測試的瓶頸，拓展免疫治療的全身性評估，為癌癥患者的個(gè)性化治療帶來新的曙光。

（四）類器官課后練習(xí)題

1.使用PDO做藥敏實(shí)驗(yàn)應(yīng)該檢測哪些參數(shù)？

2.類器官逐漸培養(yǎng)成熟，是否能逐步取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)？