癌症，作为全球致死率极高的疾病之一，对人类健康及经济社会发展构成了严峻挑战。随着研究的不断深入，一种新型的三维细胞培养技术——类器官技术，因其出色的模拟肿瘤异质性和病理生理学的能力，正逐渐成为癌症研究的得力助手。

来自哈尔滨医科大学附属肿瘤医院的Da Pang/ Shouping Xu教授团队在本刊发表了题为“Cancer organoids: A platform in basic and translational research”的综述，深入探讨了肿瘤类器官在基础研究和转化医学中的应用及其潜力。

1、肿瘤类器官的构建

肿瘤类器官，作为一种体外培育的多细胞团簇，不仅自我更新和增殖能力强，更保留了其原始组织的生理结构和功能。它们相较于传统的二维细胞培养，更精准地复现了肿瘤器官的生理和病理特征。这些类器官可以通过诱导性多能干细胞（iPSCs）分化或直接从患者肿瘤组织中分离获得（图1）。依据不同类型的肿瘤，选择适宜的培养基和生长因子，是肿瘤类器官培养的关键。它们不仅能够维持肿瘤的异质性，还能在体外环境中稳定扩增。

图1.   患者来源肿瘤类器官的示意图。

2、肿瘤类器官在肿瘤机制研究中的应用

利用CRISPR/Cas9技术，研究者可以模拟肿瘤的发生过程（图2）。肿瘤类器官为研究肿瘤发生过程中的信号通路，如Wnt信号通路、HGF/Met信号通路等，提供了强有力的实验模型。此外，通过使用化学致癌物处理肿瘤类器官，可以模拟肿瘤的发生过程，进一步探索化学致癌作用。

图2.   各种肿瘤类器官的应用。

3、肿瘤类器官在药物筛选和免疫学研究中的应用

肿瘤类器官在预测患者对药物的敏感性方面展现出巨大潜力，无论是化疗药物、靶向药物还是免疫治疗，都可通过肿瘤类器官进行评估。它们还可以用于评价免疫治疗的效果，包括对免疫检查点抑制剂、CAR-T细胞疗法和溶瘤病毒的反应。此外，肿瘤类器官在研究肿瘤免疫逃逸机制方面也提供了新的视角，有助于揭示肿瘤细胞如何逃避免疫系统的识别和攻击（图3）。

图3. 肿瘤类器官在癌症研究中的应用。

 4、肿瘤类器官的局限性以及未来发展方向

尽管肿瘤类器官在模拟肿瘤微环境方面取得了显著进展，但仍存在一些局限性，如结构相对简单，无法完全模拟肿瘤的复杂性；构建方法缺乏标准化，存在伦理问题；生长速度慢，易受健康组织污染；建立和药物筛选过程耗时且成本较高。未来的发展方向包括开发更完善的肿瘤类器官构建方法，利用生物打印技术构建更复杂的肿瘤类器官模型；运用“器官芯片”技术模拟肿瘤微环境，提高药物筛选效率；结合人工智能技术开发更精准的药物筛选和免疫治疗预测模型。

总之，肿瘤类器官技术为癌症研究和治疗提供了全新的视角和工具，预示着个性化癌症治疗的发展前景。未来，通过进一步优化肿瘤类器官的构建方法和模型，将更有效地推动癌症研究和治疗的进程。

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304223001435

引用这篇文章：

Ma X, Wang Q, Li G, Li H, Xu S, Pang D. Cancer organoids: A platform in basic and translational research. Genes Dis. 2024;11(2):614-632.