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J Immunother Cancer
肿瘤类器官在免疫治疗中的应用:从疾病建模到转化研究

2025-09-01

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该综述系统总结了肿瘤类器官在免疫治疗中的最新应用,包括其在疾病建模、药物筛选、个性化治疗策略及机制研究中的作用。研究还探讨了类器官技术在模拟肿瘤微环境和评估免疫检查点抑制剂、CAR-T细胞治疗及新抗原靶向治疗中的潜力,为免疫肿瘤学研究提供了重要的实验模型参考。

 

文献概述
本文《Tumor organoids in immunotherapy: from disease modeling to translational research》,发表于《Journal for ImmunoTherapy of Cancer》杂志,回顾并总结了肿瘤类器官在免疫治疗中的应用,包括其在疾病建modelling、药物筛选、个性化治疗策略开发及免疫-肿瘤相互作用研究中的价值。文章进一步分析了肿瘤类器官在模拟肿瘤微环境(TME)、支持免疫细胞浸润及免疫逃逸机制研究中的优势,为肿瘤免疫治疗提供了更具生理相关性的体外研究平台。

背景知识
肿瘤类器官是一种3D体外培养系统,源自患者肿瘤组织,能够模拟肿瘤及其微环境的异质性,是研究肿瘤免疫相互作用的重要工具。传统2D细胞培养和动物模型在重现肿瘤微环境和个体化治疗方面存在局限,而类器官技术通过整合患者源性肿瘤细胞与功能性基质、免疫细胞共培养,提供了更贴近临床的疾病模型。近年来,随着微流控芯片、基因编辑(如CRISPR-Cas9)及单细胞测序技术的发展,肿瘤类器官在模拟免疫抑制、新抗原表达及耐药机制研究中展现出更高分辨率与可操作性。尽管当前类器官模型仍缺乏完整的血管和免疫系统,其在个性化药物筛选、联合免疫治疗策略优化及耐药机制解析方面已展现出显著潜力,为精准医学和临床转化研究奠定了基础。

 

提供多种品系背景的靶点人源化小鼠模型,支持代谢性疾病、肿瘤免疫及神经系统疾病研究,可应用于药物开发和临床前药效评价。

 

研究方法与实验
肿瘤类器官的构建方法包括基质凝胶浸没培养、空气-液体界面培养(ALI)、微流控芯片共培养及3D生物打印技术。这些方法通过调控培养基成分、添加细胞外基质因子或引入功能性免疫细胞(如CD8+ T细胞、NK细胞、巨噬ages)以模拟肿瘤微环境中的细胞间通讯和免疫调节。此外,结合先进的成像技术(如活细胞成像、多光谱成imaging)和单细胞分析方法(如scRNA-seq、质谱流式细胞术CyTOF),研究人员可高精度解析类器官内的免疫细胞组成、功能状态及信号通路变化。基因编辑技术(如CRISPR-Cas9)也被用于构建耐药或免疫逃逸相关突变的类器官模型,以研究免疫检查点通路、新抗原表达及T细胞耗竭机制。

关键结论与观点

  • 肿瘤类器官能有效模拟肿瘤异质性和免疫抑制微环境,适用于研究肿瘤免疫逃逸机制及耐药性形成
  • 通过共培养肿瘤类器官与T细胞、NK细胞及巨噬细胞,可评估免疫细胞的激活、细胞毒性和趋化能力
  • 基因编辑类器官模型揭示了如HER2、Rnf31等关键分子在免疫逃逸中的作用,为靶向治疗提供新思路
  • 微流控芯片和3D生物打印技术显著提升类器官的稳定性和可控性,支持高通量药物筛选及个性化治疗策略优化
  • 类器官平台在免疫检查点抑制剂(ICI)、CAR-T细胞治疗及新抗原疫苗开发中具有高度应用价值,能预测个体化治疗响应并指导联合治疗设计
  • 尽管类器官模型在免疫细胞整合、血管化及长期培养方面仍存在挑战,其在转化研究中的潜力巨大,未来可能与多组学分析、血管共培养系统等新兴技术结合,进一步提升其临床相关性

研究意义与展望
肿瘤类器官技术为免疫治疗研究提供了高度生理相关的体外模型,使研究人员能够在接近体内环境的条件下探索肿瘤与免疫系统的动态互作。该模型在个性化药物筛选、耐药机制研究及新型治疗策略开发中具有重要转化价值。未来,随着血管化、共培养体系的完善及多组学整合分析的推进,肿瘤类器官有望成为连接基础研究与临床应用的关键平台,推动癌症免疫治疗向精准化、个体化方向发展。

 

构建稳定且功能完整的免疫系统人源化小鼠模型,支持肿瘤免疫、自身免疫性疾病及感染模型研究,适用于免疫治疗及疫苗开发。

 

结语
肿瘤类器官作为新兴的体外3D疾病模型,正在逐步替代传统2D细胞系和动物模型,成为研究肿瘤免疫治疗的重要工具。其在模拟肿瘤微环境、支持免疫细胞浸润、评估药物反应及解析耐药机制方面展现出显著优势。尽管当前模型仍需在血管整合、免疫系统完整性和标准化培养条件方面进一步优化,但结合先进成像、单细胞分析及基因编辑技术,肿瘤类器官有望成为个性化免疫治疗研究的核心平台。本研究系统综述了类器官技术的最新进展及其在免疫治疗中的转化潜力,为后续临床前研究和精准医学发展提供了理论基础和实验框架。

 

文献来源:
Qi Si, Shuhan Tao, Jizhun Wu, Tiantian Kong, and Zhuolong Zhou. Tumor organoids in immunotherapy: from disease modeling to translational research. Journal for Immunotherapy of Cancer.
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