類器官模型作為癌癥研究與藥物評估領域的新興工具，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胞，如T細胞，缺乏對樹突狀細胞、NK細胞及髓源性抑制細胞（MDSCs）等其他免疫細胞協(xié)同作用的模擬，難以還原體內復雜的免疫網絡。

實際腫瘤微環(huán)境（TME）中，這些免疫細胞相互協(xié)作，共同影響腫瘤的生長與治療反應。例如，MDSCs能分泌免疫抑制因子，降低免疫檢查點抑制劑（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)這類復雜的細胞間相互作用。

1.2 藥物敏感性測試的片面性

當前類器官模型的藥物敏感性測試主要依賴于腫瘤細胞的活性評估，然而，僅關注腫瘤細胞活性是遠遠不夠的。

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

參考文獻

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雜度。

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

1.4 標準化和可重復性不足

類器官模型的構建涉及多樣化的樣本來源、培養(yǎng)條件和基質材料，導致不同實驗室乃至同一實驗室不同批次的實驗結果存在差異。這種缺乏標準化的狀態(tài)使跨機構驗證和數(shù)據(jù)整合變得困難，限制了類器官藥物敏感性測試結果的普適性和臨床轉化進程。

（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)的激活和調節(jié)，對ICIs等免疫療法的療效產生顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，特定的腸道菌群組成與ICIs治療反應密切相關，有益菌群可增強機體對腫瘤的免疫應答，提高ICIs的療效，而有害菌群可能產生免疫抑制作用，降低治療效果。例如，某些乳酸菌可促進調節(jié)性T細胞的分化，增強免疫系統(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。這可以通過構建包含腸道微生物的類器官-微生物共培養(yǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)，或借助多器官芯片技術[例如小編單位提供Kirkstall Quasi Vivo類器官3D動態(tài)構建系統(tǒng)]，將腸道類器官與腫瘤類器官、免疫類器官等連接起來，模擬人體內復雜的器官間通訊與物質交換。

2.2 腫瘤微環(huán)境與免疫系統(tǒng)

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

類器官模型能夠模擬TME的復雜性，為研究免疫細胞與腫瘤細胞之間的相互作用提供了有力工具。通過調整類器官模型中的TME成分，可以研究不同免疫細胞亞群在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，觀察其對免疫細胞浸潤和ICIs治療效果的影響，進而篩選出能夠逆轉免疫抑制TME的CAFs亞型或相關靶點。

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，腫瘤細胞可以分泌循環(huán)因子，影響免疫細胞在骨髓、脾臟和淋巴結等免疫器官中的發(fā)育、成熟和功能。同時，免疫細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程通訊，研究不同器官在免疫治療過程中的作用和調節(jié)機制。例如，構建包含腫瘤類器官、骨髓類器官和淋巴結類器官的多器官系統(tǒng)，模擬腫瘤細胞釋放因子對免疫細胞生成和功能的影響，以及免疫細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，發(fā)現(xiàn)新的治療靶點和生物標志物。

2.4 多組學整合與系統(tǒng)生物學分析

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，需要整合多組學技術，如基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學。通過分析類器官模型在不同治療條件下的多組學數(shù)據(jù)，可以揭示免疫治療響應的關鍵分子機制和信號通路。

系統(tǒng)生物學方法則可以將這些多組學數(shù)據(jù)整合到計算模型中，構建腫瘤-免疫-器官交互的網絡模型，預測免疫治療的療效和潛在的耐藥機制。例如，結合單細胞測序和代謝組學分析，研究ICIs治療前后腫瘤類器官和免疫類器官中細胞類型的動態(tài)變化及其代謝特征，揭示免疫細胞激活和腫瘤細胞死亡的相關代謝調控機制，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，整合多組學技術與系統(tǒng)生物學分析，有望拓展免疫治療的全身性評估，更精準地預測治療效果。未來，隨著類器官技術的不斷完善和跨學科合作的加強，類器官模型將為個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動態(tài)構建系統(tǒng)的拓展思路

研究方向

具體方法

預期結果

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)，構建綜合模型。在模型中，腸道類器官微生物產生的代謝產物和免疫調節(jié)分子隨培養(yǎng)基流動擴散至免疫類器官和腫瘤類器官，模擬體內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，免疫細胞的激活狀態(tài)、細胞因子分泌譜以及腫瘤細胞對ICIs的響應變化。

為個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，模擬腫瘤細胞釋放的循環(huán)因子對全身免疫細胞生成、成熟和功能的影響，以及免疫細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，包括免疫細胞在不同器官間的分布變化、免疫相關不良反應的發(fā)生機制等。

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

3.結合多組學分析與系統(tǒng)生物學建模，挖掘關鍵機制與預測標志物

在多器官交互研究基礎上，結合基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等多組學技術，對類器官在不同治療條件下的狀態(tài)進行全面分析。利用系統(tǒng)生物學建模方法，構建腫瘤-免疫-器官交互的網絡模型。

預測不同患者的免疫治療療效和潛在的耐藥機制，挖掘新的治療靶點和生物標志物。

為精準醫(yī)療提供有力支持，實現(xiàn)對癌癥患者的個性化治療，提高免疫治療的響應率和生存率。

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)芯片灌流動態(tài)系統(tǒng)，結合腫瘤-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，為癌癥患者的個性化治療帶來新的曙光。

（四）類器官課后練習題

1.使用PDO做藥敏實驗應該檢測哪些參數(shù)？

2.類器官逐漸培養(yǎng)成熟，是否能逐步取代動物實驗？