类器官模型在癌症免疫治疗评估中的突破与挑战

癌症免疫治疗通过激活机体免疫系统对抗肿瘤，已成为治疗多种癌症的革命性手段，包括免疫检查点抑制剂(ICIs)、CAR-T细胞疗法、肿瘤疫苗等疗法均展现出潜力。然而，实体瘤中免疫治疗的响应率常低于20%，这主要归因于复杂的肿瘤微环境(TME)、免疫逃逸机制以及缺乏精准的个性化治疗预测模型。类器官作为一种三维培养平台，能够保留肿瘤异质性和微环境特征，相比传统二维细胞系或动物模型，更能准确反映肿瘤的生物学特性及其与免疫成分的相互作用，为癌症研究和免疫治疗评估提供了有力工具，但仍面临免疫细胞模拟不完整、培养稳定性不足等挑战。

近期，发表在《Cell Death Discovery》期刊的题为“Breakthroughs and challenges of organoid models for assessing cancer immunotherapy: a cutting-edge tool for advancing personalised treatments”的研究，系统综述了类器官模型在癌症免疫治疗评估中的最新进展与挑战。

该研究指出，类器官模型能更精准模拟肿瘤微环境和免疫应答，是评估癌症免疫治疗的有力工具，重点介绍了免疫细胞共培养、3D生物打印、微流控系统等技术如何优化TME模拟，助力ICIs、CAR-T疗法、溶瘤病毒等免疫治疗的效果评估。同时，探讨了类器官在个性化癌症治疗中的潜力，指出其在免疫细胞多样性、长期培养稳定性、可重复性等方面的挑战，并展望了整合人工智能、多组学和高通量平台以提升模型预测能力、加速免疫治疗临床转化的方向。

研究结果

图1：不同类型类器官模型的示意图

类器官-免疫细胞共培养模型：包括先天免疫微环境模型(肿瘤组织衍生类器官保留自身免疫细胞)和重构免疫微环境模型(肿瘤类器官与体外培养的免疫细胞共培养)，模拟肿瘤与免疫细胞的相互作用;

基因工程类器官模型：通过CRISPR/Cas9技术编辑细胞基因，构建携带特定突变的类器官，用于研究基因突变对肿瘤行为和治疗响应的影响;

微流控类器官芯片模型：利用微流控技术控制营养流动、氧气梯度等微环境参数，适用于药物测试和动态疾病建模;

3D生物打印类器官模型：通过生物打印技术精确沉积细胞和基质，构建结构复杂的类器官，模拟肿瘤架构;

多器官相互作用模型：整合多种类器官，模拟不同器官间的相互作用，研究系统性疾病。

五类类器官模型的构建原理

图2：肿瘤类器官的应用

微流控类器官芯片：提供动态生理环境，模拟血流和细胞相互作用，支持高通量药物筛选;

多组学整合分析：结合基因组、转录组等数据，解析肿瘤发生发展的分子机制;

人工智能与机器学习：通过AI分析实验数据，结合单细胞测序和成像技术，预测治疗响应并优化方案;

多类器官模型：应用基因编辑和多器官相互作用模型研究癌症;

综合评估决策系统：整合类器官模型与新兴技术，辅助制定个性化治疗方案。

肿瘤类器官的多元应用场景

全文总结

本文是一篇发表于《Cell Death Discovery》的综述，系统梳理了类器官模型在癌症免疫治疗评估中的发展脉络。首先介绍了癌症免疫治疗的现状及类器官作为模型的优势，强调其在模拟TME和保留肿瘤异质性方面的独特价值。随后详细阐述了类器官的主要类型，包括免疫共培养模型、3D生物打印模型、微流控模型等，对比了各类方法在模拟真实性与技术复杂度上的特点。

同时，文章通过与传统模型的对比，指出类器官在免疫治疗评估(如ICIs疗效预测、CAR-T细胞杀伤能力测试)中的优势，以及在免疫细胞多样性、长期培养稳定性、标准化等方面的局限性。此外，还探讨了其在个性化治疗、药物筛选、肿瘤疫苗开发中的应用，并展望了通过整合AI、多组学和微流控技术突破当前瓶颈的方向。整体而言，本文为癌症类器官领域提供了全面视角，强调其作为研究工具的价值及与其他模型协同推动精准免疫治疗的重要性。