馮忘憂，李 佳，廖文靜，陳 琳，趙旻燁，楊 紅(空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院婦產(chǎn)科，陜西 西安 710032)

腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)指腫瘤中的腫瘤細(xì)胞和多種非腫瘤宿主成分，可促進(jìn)癌變、腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移。TME包括間充質(zhì)來(lái)源的細(xì)胞(周細(xì)胞和成纖維細(xì)胞)、駐留或浸潤(rùn)的血管結(jié)構(gòu)(內(nèi)皮)和免疫細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)(天然免疫細(xì)胞和獲得性免疫細(xì)胞)。腫瘤免疫微環(huán)境受細(xì)胞和體液成分之間的平衡以及各種炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)，以支持晚期腫瘤的生長(zhǎng)[1-3]。炎癥和免疫缺陷狀態(tài)下癌癥的易感性說(shuō)明了免疫在腫瘤發(fā)生過(guò)程中的關(guān)鍵作用[4-5]。細(xì)胞免疫療法和藥物免疫療法通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體的免疫監(jiān)視功能和/或局部調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境發(fā)揮抗癌效果。這些免疫療法包括針對(duì)腫瘤的單克隆抗體、疫苗、模式識(shí)別受體靶向療法和其他非特異性小分子(白細(xì)胞介素、干擾素和結(jié)腸刺激因子)，且已在臨床中應(yīng)用[6-7]。免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors，ICIs)[8]及過(guò)繼T細(xì)胞療法(adoptive T cell transfer therapy，ACT)[9]給癌癥治療帶來(lái)了新的思路。幾十年來(lái)，癌癥研究一直采用體外2D細(xì)胞培養(yǎng)、體內(nèi)異種移植或基因工程動(dòng)物模型。然而，傳統(tǒng)的體外和體內(nèi)模型都不能很好地模擬人類(lèi)腫瘤復(fù)雜的免疫生物學(xué)[10-11]。2D培養(yǎng)與3D培養(yǎng)相比，對(duì)腫瘤的癌基因和免疫生物學(xué)的模擬不夠準(zhǔn)確[10-12]。類(lèi)器官這一平臺(tái)的興起為腫瘤免疫生物學(xué)的研究提供了一種新的途徑。

類(lèi)器官是指利用成體干細(xì)胞、分化細(xì)胞，以及正?；蚰[瘤組織進(jìn)行體外3D培養(yǎng)而形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的器官類(lèi)似物[13-15]，目前該技術(shù)已迅速應(yīng)用于癌癥模型[16]。一方面，它可以將突變引入野生型組織或誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞來(lái)源的類(lèi)器官的癌基因或抑癌基因中[17-18]；另一方面，現(xiàn)在可以利用該技術(shù)在體外培養(yǎng)人類(lèi)腫瘤組織來(lái)源的類(lèi)器官(patient-derived organoid，PDO)。3D PDO培養(yǎng)的大規(guī)模應(yīng)用為研究體外腫瘤生物學(xué)提供了有效的方法，大型腫瘤生物庫(kù)的建立能夠捕捉到人類(lèi)癌癥的組織學(xué)和遺傳學(xué)特征[19-21]。本文綜述了不同的模擬腫瘤免疫的類(lèi)器官培養(yǎng)策略及其相關(guān)的應(yīng)用研究。

1 模擬腫瘤免疫微環(huán)境的類(lèi)器官系統(tǒng)的培養(yǎng)方法

1.1 浸泡基質(zhì)膠培養(yǎng)法

浸泡基質(zhì)膠培養(yǎng)是一種常用的培養(yǎng)方法，在組織培養(yǎng)基下面的3D基質(zhì)扁平凝膠中培養(yǎng)分離腫瘤細(xì)胞。在此過(guò)程中，根據(jù)組織類(lèi)型補(bǔ)充各種生長(zhǎng)因子和/或通路抑制劑[18，22]。特定的腫瘤組織需要特定的培養(yǎng)條件，但有些細(xì)胞因子，如WNT3a、R-spondin、表皮生長(zhǎng)因子和骨形態(tài)發(fā)生抑制劑Noggin通常是大多數(shù)組織所需要的，可使干細(xì)胞進(jìn)行自我更新和分化(例如在腸道器官中)[13]。類(lèi)器官制備過(guò)程中組織的解離導(dǎo)致Rho激酶(Rho-associated protein kinase，ROCK)依賴性程序性細(xì)胞死亡途徑的激活，因此向培養(yǎng)基中添加ROCK抑制劑可以有效提高類(lèi)器官培養(yǎng)的成功率[23]。這些額外補(bǔ)充的營(yíng)養(yǎng)因子已被用于氣液界面(air-liquid interface，ALI)培養(yǎng)法[24]。浸泡基質(zhì)膠培養(yǎng)得到的PDO不僅復(fù)制了原始腫瘤的遺傳和表型多樣性，而且潛在地模擬了患者對(duì)臨床治療的功能性反應(yīng)，從而簡(jiǎn)化了癌癥疾病建模和藥物篩選的過(guò)程[19-20，25]。值得注意的是，典型的浸泡基質(zhì)膠培養(yǎng)的PDO僅能保留腫瘤細(xì)胞，不能保留間質(zhì)成分[13]。FORSYTHE等[26]通過(guò)將腫瘤細(xì)胞與來(lái)自外周血單核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)、脾臟和淋巴結(jié)中與患者匹配的免疫細(xì)胞共培養(yǎng)，從而產(chǎn)生具有免疫活性的類(lèi)器官，可用于預(yù)測(cè)個(gè)性化免疫治療效果的臨床前研究。因此，在這個(gè)培養(yǎng)系統(tǒng)中的TME建模需要添加外源的免疫細(xì)胞共培養(yǎng)，如下所述。

1.2 微流控3D細(xì)胞共培養(yǎng)法

3D微流控培養(yǎng)裝置里的膠原凝膠可用于培養(yǎng)小鼠或患者來(lái)源的腫瘤類(lèi)器官[17]。腫瘤球體可以在裝置中心區(qū)域的3D凝膠中生長(zhǎng)，其中來(lái)自介質(zhì)通道的介質(zhì)平行于中心區(qū)域，并位于中心區(qū)域的兩側(cè)。具有同種免疫活性的小鼠模型和患者腫瘤標(biāo)本衍生的器官型腫瘤球體(murine- and patient-derived organotypic tumor spheroids，MDOTS/PDOTS)，如黑色素瘤和Merkel細(xì)胞癌類(lèi)器官可以持續(xù)培養(yǎng)，并評(píng)估其生長(zhǎng)狀態(tài)1～2周[27-28]。用流式細(xì)胞儀分析其免疫細(xì)胞組成，結(jié)果顯示MDOTS和PDOTS保留了自體淋巴細(xì)胞(B細(xì)胞和T細(xì)胞)、髓系細(xì)胞(單核細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞)以及腫瘤細(xì)胞[27]。

1.3 ALI培養(yǎng)法

ALI培養(yǎng)法是從原發(fā)組織碎片中得到腫瘤細(xì)胞及組織中相應(yīng)的免疫成分，然后將這些成分接種到膠原凝膠中，膠原凝膠處于內(nèi)部的跨孔培養(yǎng)皿中，而外部培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基可通過(guò)穿透性細(xì)胞培養(yǎng)小室進(jìn)入內(nèi)部以提供養(yǎng)分，膠原凝膠層的頂部通過(guò)ALI暴露在空氣中，允許細(xì)胞獲得足夠的氧氣供應(yīng)[15，29]。ALI保留了天然組織結(jié)構(gòu)中的含有多種細(xì)胞的組織碎片，并可使其生長(zhǎng)，例如癌細(xì)胞可與內(nèi)源性基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞在沒(méi)有重組的情況下整體生長(zhǎng)[30]。這種培養(yǎng)方法建立的PDO，癌細(xì)胞可與內(nèi)源性天然基質(zhì)和免疫成分一起形成，而不需要重建，這與浸泡基質(zhì)膠培養(yǎng)法不同。保存組織結(jié)構(gòu)的ALI方法也稱為外植體培養(yǎng)方法[31]。最初，使用來(lái)自不同部位的正常組織(包括小腸、結(jié)腸、胃和胰腺)建立的ALI類(lèi)器官就包含了上皮和間質(zhì)成分[15，32]。隨后，ALI類(lèi)器官方法被用于培養(yǎng)來(lái)自人類(lèi)活檢組織，如黑色素瘤、腎細(xì)胞癌和非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)，以及具有同種免疫活性的小鼠腫瘤組織類(lèi)器官[24]。ALI PDO不僅保留了原始腫瘤的基因改變，而且保留了TME復(fù)雜的細(xì)胞組成和結(jié)構(gòu)，腫瘤實(shí)質(zhì)和間質(zhì)都被保留，包括成纖維細(xì)胞和各種內(nèi)源性浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞群[24]。

2 類(lèi)器官在腫瘤免疫治療研究中的應(yīng)用

2.1 模擬免疫檢查點(diǎn)抑制劑的反應(yīng)

雖然上皮細(xì)胞來(lái)源的PDO廣泛存在，但由于它們?nèi)狈γ庖叱煞?，?huì)影響免疫治療評(píng)估，例如對(duì)ICIs的反應(yīng)。含有免疫微環(huán)境成分的類(lèi)器官模型為此提供了一種解決辦法，在添加外源性免疫成分的浸沒(méi)基質(zhì)培養(yǎng)法構(gòu)建的上皮細(xì)胞類(lèi)器官上已用于模擬免疫檢查點(diǎn)治療反應(yīng)[33-34]。在分別擴(kuò)增患者來(lái)源的腫瘤類(lèi)器官和腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocytes，TILs)后進(jìn)行共培養(yǎng)，使TILs能夠通過(guò)基質(zhì)膠向PDO遷移，從而對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性，這提示可以使用這種共培養(yǎng)系統(tǒng)來(lái)評(píng)估TILs的功能[33]。用針對(duì)大腸癌(colorectal cancer，CRC)中MICA/B和NKG2A抗原的免疫調(diào)節(jié)抗體處理自體TILs，然后與患者來(lái)源的腫瘤球體進(jìn)行共培養(yǎng)以評(píng)估藥物有效性，表明了共培養(yǎng)系統(tǒng)在免疫治療藥物篩選中具有潛在價(jià)值[34]。微流控和ALI的整體培養(yǎng)系統(tǒng)可以用來(lái)對(duì)ICI進(jìn)行功能性建模。在3D微流控培養(yǎng)中，由小鼠和人類(lèi)腫瘤產(chǎn)生的MDOTS/PDOTS可以通過(guò)腫瘤活/死細(xì)胞染色評(píng)估TILs對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷活性，以重現(xiàn)在短期培養(yǎng)過(guò)程中對(duì)PD-1阻斷治療的敏感性或耐藥性，例如，對(duì)程序性死亡受體1(programmed cell death protein 1，PD-1)敏感的MC38和GL261腫瘤，對(duì)PD-1中度敏感的CT26腫瘤，對(duì)PD-1耐藥的B16F10、人黑色素瘤和Merkel細(xì)胞癌[27]。在ALI培養(yǎng)中，將來(lái)源于小鼠腫瘤的ALI類(lèi)器官(B16-SIY、MC38和A20)接種到具有同種免疫活性的小鼠身上，經(jīng)過(guò)PD-1或細(xì)胞程序性死亡-配體1(programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1)抗體處理后表現(xiàn)出CD8+T激活和腫瘤殺傷，同時(shí)伴有抗原特異性的CD8+T細(xì)胞增殖，其中T細(xì)胞功能是通過(guò)流式細(xì)胞儀的免疫表型檢測(cè)和腫瘤細(xì)胞活/死染色進(jìn)行評(píng)估[35]。

2.2 擴(kuò)大免疫療法的治療范圍

許多為患者帶去希望的免疫治療已經(jīng)產(chǎn)生了內(nèi)在和獲得性的耐藥性[36]。此外，免疫檢查點(diǎn)抑制在某些腫瘤組織中的療效甚微。類(lèi)器官可以在體外優(yōu)化現(xiàn)有免疫療法的療效；還可以對(duì)新的治療方法進(jìn)行功能上的評(píng)估。臨床免疫治療試驗(yàn)越來(lái)越多地探索組合療法，利用多個(gè)免疫檢查點(diǎn)(例如PD-1、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4、淋巴細(xì)胞活化基因-3、T細(xì)胞免疫球蛋白及黏蛋白結(jié)構(gòu)域分子3和T細(xì)胞活化V結(jié)構(gòu)域Ig)[37]的組合及聯(lián)合小分子抑制劑治療癌癥。在ICI的基礎(chǔ)上可以增加分子靶向治療，就像使用絲裂原活化蛋白激酶或編碼RAF家族絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶抑制劑治療黑色素瘤一樣[38]?；谖⒘黧w的類(lèi)器官芯片由聚二甲基硅氧烷和玻璃組成，是在體外環(huán)境中模擬藥物治療反應(yīng)的下一代平臺(tái)，包含許多微通道和隔室，可進(jìn)行微小和精確的流體和生化調(diào)節(jié)[39]，以更好地重現(xiàn)TME中細(xì)胞、血管區(qū)域和生物力的空間位置。此外，還可精準(zhǔn)控制趨化因子和氧氣速率等免疫腫瘤學(xué)研究的重要因素。在腫瘤免疫微環(huán)境中，基于類(lèi)器官的芯片已用于模擬PD-1/PD-L1抗體在少數(shù)惡性腫瘤中的治療反應(yīng)。在短期的3D微流體培養(yǎng)中，轉(zhuǎn)移性黑素瘤患者衍生的異種移植物和PDO與自體髓系和淋巴系群體結(jié)合的細(xì)胞因子圖譜顯示，當(dāng)與TANK結(jié)合激酶1或kappa B 抑制因子激酶(inhibitor of kappa B kinase，IKK)的抑制劑聯(lián)合治療時(shí)，對(duì)PD-1抗體的反應(yīng)增強(qiáng)[40]。有研究者利用患者衍生的“膠質(zhì)母細(xì)胞瘤”類(lèi)器官模型芯片，以評(píng)估PD-L1和集落刺激因子1受體抑制后對(duì)不同分子亞型的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的作用[41]，通過(guò)該平臺(tái)發(fā)現(xiàn)，與前神經(jīng)膠質(zhì)瘤相比，影響間充質(zhì)生態(tài)位的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤內(nèi)CD163+M2型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞顯著增多，且具有更高的PD-1/PD-L1表達(dá)水平，并對(duì)ICI治療的反應(yīng)更好。上述研究表明聯(lián)合其他潛在靶點(diǎn)可以探索新的免疫治療方法，為解決耐藥及不敏感問(wèn)題提供了一種新思路。此外，類(lèi)器官培養(yǎng)系統(tǒng)正被進(jìn)一步用于探索與ICI反應(yīng)和耐藥性相關(guān)的新機(jī)制、治療組合方式和可能的生物標(biāo)志物。例如，對(duì)MDOTS的細(xì)胞因子分析發(fā)現(xiàn)，在對(duì)PD1阻斷部分敏感的小鼠CT26腫瘤中，趨化因子配體2濃度特別高[27]。阻斷TBK1/IKKε激酶等固有免疫信號(hào)可抑制CT26腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的免疫抑制細(xì)胞因子，并聯(lián)合PD-1抑制劑可增強(qiáng)抗腫瘤的細(xì)胞毒性[27]。人類(lèi)癌癥(如黑色素瘤、甲狀腺癌和Merkel細(xì)胞癌)的PDOTS對(duì)抗PD1治療反應(yīng)的細(xì)胞因子圖譜證實(shí)，在PD-1抗體治療后，可急性產(chǎn)生趨化因子配體19[chemokine (C-C motif)ligand 19，CCL19]和CXV趨化因子配體13[chemokine (C-X-C motif)ligand 13，CXCL13]等趨化因子；而與黑色素瘤類(lèi)器官配對(duì)的臨床樣本經(jīng)過(guò)PD-1抗體治療后同樣誘導(dǎo)生成了CCL19/CXCL13[27]。這類(lèi)研究突出了類(lèi)器官在體外進(jìn)行免疫治療藥物研究的潛力，并可擴(kuò)展到浸泡類(lèi)器官培養(yǎng)的免疫重建或整體ALI類(lèi)器官。

2.3 PDO在過(guò)繼細(xì)胞免疫治療中的應(yīng)用

ACT免疫療法是ICI的一種可行的替代療法，該方法利用基因工程獲得T細(xì)胞和嵌合抗原受體或識(shí)別腫瘤豐富抗原的高親和力T細(xì)胞受體，或者大量的自體TILs，這些抗腫瘤淋巴細(xì)胞經(jīng)過(guò)體外擴(kuò)增，然后回輸給患者[42-43]。類(lèi)器官越來(lái)越多地應(yīng)用于ACT研究，例如開(kāi)發(fā)嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法。PDO現(xiàn)在已經(jīng)被用來(lái)模擬針對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體Ⅲ型突變體靶點(diǎn)的CAR-NK92對(duì)CRC類(lèi)器官的腫瘤抗原特異性細(xì)胞毒反應(yīng)[44]。這種類(lèi)器官與免疫細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)可以用來(lái)評(píng)估CAR介導(dǎo)的腫瘤特異性細(xì)胞毒性[44]。只有上皮細(xì)胞的浸泡基質(zhì)類(lèi)器官，雖然缺乏免疫成分，但可以作為抗原來(lái)源，篩選具有腫瘤反應(yīng)性的淋巴細(xì)胞。例如，在添加白細(xì)胞介素2、抗CD28和抗PD-1的培養(yǎng)基中，CRC或NSCLC PDO與自體PBMC共培養(yǎng)產(chǎn)生的腫瘤反應(yīng)性CD8+T細(xì)胞，僅具有主要組織相容性復(fù)合體依賴的對(duì)自體腫瘤有細(xì)胞毒殺傷作用的淋巴細(xì)胞可以擴(kuò)增，但不能擴(kuò)增正常細(xì)胞[45]。包含免疫成分的類(lèi)器官系統(tǒng)，如微流控或ALI方法，可能同樣適用于ACT研究，但有必要進(jìn)行深入的研究。

2.4 PDO在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)基質(zhì)膠培養(yǎng)的PDO代表了一個(gè)很有前途的平臺(tái)，可用于評(píng)估癌癥患者對(duì)化療藥物和聯(lián)合放化療[25]的功能反應(yīng)。應(yīng)用PDO來(lái)預(yù)測(cè)患者對(duì)常規(guī)治療方式的個(gè)體化反應(yīng)是一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于識(shí)別可以預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物存在困難，所以選擇合適的患者群體以提高臨床上ICIs的反應(yīng)率仍然具有挑戰(zhàn)性。而整體類(lèi)器官培養(yǎng)系統(tǒng)由于含有TME，可能具有潛在的特殊作用。在含有腫瘤細(xì)胞和自體免疫成分的PDOTS微流控培養(yǎng)中，對(duì)T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的能力進(jìn)行為期1周的評(píng)估以及細(xì)胞因子分析，結(jié)果表明該模型能夠預(yù)測(cè)或評(píng)估患者對(duì)ICI治療的反應(yīng)[27]。ALI類(lèi)器官也可以通過(guò)流式細(xì)胞儀、熒光染色和腫瘤殺傷等實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估T細(xì)胞功能，從而模擬對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制的反應(yīng)。這些預(yù)測(cè)性方法與臨床結(jié)果的相關(guān)性還需要驗(yàn)證，但通過(guò)此平臺(tái)確定對(duì)免疫療法有最佳反應(yīng)的隊(duì)列，為臨床的轉(zhuǎn)化提供了實(shí)質(zhì)性的機(jī)會(huì)。

2.5 類(lèi)器官的研究和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

類(lèi)器官這項(xiàng)新興的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了多個(gè)行業(yè)多項(xiàng)領(lǐng)域，在基礎(chǔ)研究方面涉及到多個(gè)學(xué)科，如發(fā)育生物學(xué)、疾病病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)以及藥物毒性和療效測(cè)試。此外，類(lèi)器官在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中可以用于替換患者受損的組織，為自體或異體細(xì)胞治療提供了可能性。類(lèi)器官技術(shù)在臨床診療中的應(yīng)用，主要是指導(dǎo)臨床用藥和精準(zhǔn)治療[46]。事實(shí)上，類(lèi)器官技術(shù)已被納入臨床試驗(yàn)中，國(guó)內(nèi)2017年起注冊(cè)且獲倫理委員會(huì)批準(zhǔn)的類(lèi)器官臨床試驗(yàn)研究有20項(xiàng)，涵蓋8個(gè)癌種，包括消化系統(tǒng)腫瘤、胰腺腫瘤和乳腺腫瘤等。隨著類(lèi)器官應(yīng)用范圍的擴(kuò)大及技術(shù)的發(fā)展趨于成熟，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了較為完善的類(lèi)器官產(chǎn)業(yè)鏈，由醫(yī)院和科研人員提供樣本，公司可以提供耗材試劑、類(lèi)器官培養(yǎng)、類(lèi)器官驗(yàn)證及類(lèi)器官產(chǎn)品等服務(wù)。類(lèi)器官的需求方主要分為科研應(yīng)用、臨床應(yīng)用和研發(fā)應(yīng)用。類(lèi)器官的科研應(yīng)用目前主要集中在疾病模型研究、療效預(yù)測(cè)等方向。而類(lèi)器官服務(wù)方以銷(xiāo)售試劑耗材為主，對(duì)高度定制化需求難以提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。臨床研究應(yīng)用目前主要為癌癥中晚期患者提供精準(zhǔn)治療[47]，且以化療藥的敏感性檢測(cè)為主。類(lèi)器官在商業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用主要在新藥研發(fā)以及拓展適應(yīng)證等方向，但仍處在初始階段。上述產(chǎn)業(yè)涉及到的主要為普通類(lèi)器官技術(shù)，由于模擬腫瘤和免疫微環(huán)境相互作用關(guān)系的技術(shù)難度較大，且考慮到周期、成本等關(guān)鍵應(yīng)用因素，免疫型類(lèi)器官相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為滯后，但未來(lái)類(lèi)器官用于免疫治療的檢測(cè)具有很大的潛力。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)論是從原代野生型組織還是直接從腫瘤活檢組織中培養(yǎng)出來(lái)的人類(lèi)惡性腫瘤類(lèi)器官，正在迅速改變著體外癌癥實(shí)驗(yàn)和臨床轉(zhuǎn)化的形式。類(lèi)器官應(yīng)用于腫瘤免疫學(xué)研究的內(nèi)在需要是將免疫成分與腫瘤細(xì)胞結(jié)合起來(lái)，而重組和整體培養(yǎng)方法都可以實(shí)現(xiàn)。最理想的是，類(lèi)器官內(nèi)的TME包含完全不同的免疫細(xì)胞，包括T、B、NK、髓系細(xì)胞和其他天然免疫細(xì)胞，并且可能包含TILs和外周的免疫細(xì)胞群。將腫瘤類(lèi)器官與PBMC或淋巴結(jié)中的外周免疫細(xì)胞共培養(yǎng)，也可以對(duì)腫瘤免疫循環(huán)進(jìn)行建模，包括T細(xì)胞的啟動(dòng)/激活、T細(xì)胞向腫瘤的遷移/滲透以及T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別/殺傷。將病原體或共生微生物群引入具有免疫細(xì)胞的腫瘤類(lèi)器官中，可以通過(guò)病原體、上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞的相互作用，重現(xiàn)癌癥相關(guān)的炎癥和癌變過(guò)程，從而能夠評(píng)估免疫調(diào)節(jié)結(jié)果和免疫治療反應(yīng)。這些均體現(xiàn)類(lèi)器官在腫瘤免疫應(yīng)用中強(qiáng)大的潛能[48]。

免疫類(lèi)器官研究的重要挑戰(zhàn)包括模擬免疫療法的敏感性和耐藥性、跨越檢查點(diǎn)抑制、開(kāi)發(fā)新的途徑和ACT策略。除了闡明潛在的耐藥途徑外，類(lèi)器官還可能提升治療效果，如體外篩選和優(yōu)化藥物和細(xì)胞免疫療法；如培養(yǎng)過(guò)程中的短期反應(yīng)確實(shí)能夠準(zhǔn)確反映臨床反應(yīng)和長(zhǎng)期結(jié)果，還可以允許實(shí)時(shí)確定患者對(duì)單一或聯(lián)合治療的敏感性。盡管類(lèi)器官被譽(yù)為“近似器官”，并在基礎(chǔ)癌癥研究和臨床應(yīng)用中顯示出巨大潛力，但目前一些具有挑戰(zhàn)性的瓶頸和困難仍有待解決：①類(lèi)器官的建立、維護(hù)和傳代成本高昂。應(yīng)為不同的腫瘤細(xì)胞建立優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化的培養(yǎng)條件，以大規(guī)模提高腫瘤細(xì)胞的再現(xiàn)性，并促進(jìn)類(lèi)器官技術(shù)在高通量藥物篩選中的應(yīng)用。②培養(yǎng)類(lèi)器官所用的組織樣本只是整個(gè)腫瘤的一小部分。腫瘤的高度異質(zhì)性對(duì)用小塊代替整個(gè)腫瘤組織的可靠性提出了質(zhì)疑。從同一腫瘤的不同部位提取組織可更好地反映腫瘤異質(zhì)性，并促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)化研究。③目前的類(lèi)器官技術(shù)無(wú)法輕易復(fù)制患者特定免疫環(huán)境的復(fù)雜性。盡管腫瘤和免疫細(xì)胞的共培養(yǎng)系統(tǒng)促進(jìn)了腫瘤-免疫相互作用模型的建立，但仍存在一些阻礙對(duì)免疫療法反應(yīng)準(zhǔn)確建模和預(yù)測(cè)的問(wèn)題。例如，不同的腫瘤類(lèi)型具有不同的免疫成分和不同的細(xì)胞數(shù)量，這會(huì)影響類(lèi)器官早期培養(yǎng)過(guò)程中免疫細(xì)胞的組成以及后期維持和擴(kuò)增這些免疫細(xì)胞。一些腫瘤含有多種復(fù)雜類(lèi)型的免疫細(xì)胞，而其他腫瘤類(lèi)型僅在周?chē)|(zhì)中具有免疫細(xì)胞或缺乏免疫細(xì)胞[49]。此外，盡管在培養(yǎng)初期免疫細(xì)胞可以持續(xù)存在，但隨著時(shí)間的推移，可能會(huì)丟失和減少[50]。腫瘤免疫環(huán)境的不精確建模阻礙了類(lèi)器官在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。類(lèi)器官已成為研究熱點(diǎn)，許多實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，市面上也出現(xiàn)了提供類(lèi)器官技術(shù)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)，包括提供類(lèi)器官耗材、類(lèi)器官驗(yàn)證服務(wù)以及類(lèi)器官芯片產(chǎn)品等，且由于普通類(lèi)器官技術(shù)成熟，其產(chǎn)業(yè)鏈也相對(duì)較為完善，但免疫類(lèi)型的類(lèi)器官由于以上限制，該技術(shù)未能在臨床得到廣泛應(yīng)用，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也處于初步發(fā)展階段。當(dāng)前和未來(lái)的類(lèi)器官方法學(xué)將大大促進(jìn)免疫腫瘤學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)和臨床研究的發(fā)展，人們期待能利用這一手段為患者帶來(lái)良好的治療效益，開(kāi)辟一條實(shí)現(xiàn)人類(lèi)腫瘤免疫治療的希望之路。