類器官在腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和進(jìn)展

王若彤，王 欣，沈 波

南京醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，江蘇省腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，江蘇 南京 210009

1 引言

腫瘤是一類具有高度異質(zhì)性的疾病，不同患者對治療的敏感性差異較大［1-2］，所以腫瘤的個(gè)體化治療十分必要。近年來，新興的免疫治療和靶向治療與傳統(tǒng)手術(shù)治療、化療、放療并列為癌癥治療的五大支柱，顯著延長了癌癥患者的生存時(shí)間。但目前，靶向治療和免疫治療的應(yīng)用有一定局限性，靶向治療作為個(gè)體化治療的代表，其應(yīng)用往往依賴于特定的基因突變［3-4］，而以程序性死亡［蛋白］-1（programmed death-1，PD-1）/程序性死亡［蛋白］配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1）為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）治療目前尚無明確的分子/基因譜特征［5］，所以目前化療仍是腫瘤治療的重要基石之一。

化療作為全身性的治療手段，通過靜脈或口服給藥使藥物到達(dá)全身，抑制惡性細(xì)胞生長、增殖，對于某些惡性程度高、侵襲和增殖能力強(qiáng)的腫瘤（如小細(xì)胞肺癌［6］等）來說，化療依舊為首選治療。然而，傳統(tǒng)化療效果同樣無法被預(yù)測（尤其是對于相對后線的患者），考慮到化療對正常組織的細(xì)胞毒作用，無效治療會(huì)使患者承受額外的不良反應(yīng)，導(dǎo)致臟器功能損害（如骨髓抑制），影響后續(xù)治療，降低患者的生存質(zhì)量和時(shí)間。

為使患者從化療中獲得最大益處，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，治療前預(yù)測患者對藥物的反應(yīng)性可提高化療的獲益概率，化療藥物的體外敏感性測試就是實(shí)現(xiàn)藥物預(yù)測的實(shí)用手段之一。體外敏感性測試的首要條件就是惡性細(xì)胞/組織的培養(yǎng)，目前患者來源惡性細(xì)胞培養(yǎng)常用的體內(nèi)和體外模型有患者來源的移植瘤模型（patient-derived xenograft，PDX）、腫瘤球體和類器官模型。理想的腫瘤預(yù)測模型要求能夠在體外重現(xiàn)體內(nèi)腫瘤的特征，包括基因組特征、組織學(xué)形態(tài)特點(diǎn)、惡性細(xì)胞間異質(zhì)性及腫瘤微環(huán)境，F(xiàn)iebig等［7］提出的移植瘤模型是較早的實(shí)用原代患者腫瘤培養(yǎng)模型，但由于成本和成功率等原因自20世紀(jì)80年代至今仍未廣泛應(yīng)用于臨床。近年來由Hans Clever課題組［8］引入的類器官培養(yǎng)模型具有更加可接受的成本，因此受到廣泛的關(guān)注。類器官可通過多能干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、成人干細(xì)胞等建立，在培養(yǎng)基內(nèi)多種細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下自組織、分化為具有組織結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞團(tuán)，更好地保留了惡性細(xì)胞間異質(zhì)性［1，9］。類器官作為惡性腫瘤的體外藥物敏感性測試模型有巨大潛力，可以填補(bǔ)2D細(xì)胞系、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到人體臨床試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谛滤庨_發(fā)中的空白。本文將重點(diǎn)介紹類器官的特點(diǎn)、優(yōu)勢、轉(zhuǎn)化應(yīng)用及當(dāng)前類器官技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

2 惡性腫瘤研究常用的模型

2.1 腫瘤細(xì)胞系

腫瘤細(xì)胞系模型是目前應(yīng)用最多的研究模型，作為標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的細(xì)胞模型，目前主要用于腫瘤基礎(chǔ)研究，可進(jìn)行成本低廉的高通量藥物篩選。但是腫瘤細(xì)胞系作為臨床前研究模型卻表現(xiàn)不佳，首先，腫瘤細(xì)胞系是一類為適應(yīng)特定培養(yǎng)條件而人為篩選的細(xì)胞亞群，失去了很多原始來源惡性細(xì)胞的特征，在培養(yǎng)過程中，原代腫瘤細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)基的選擇，只有少部分惡性細(xì)胞存活并傳代形成腫瘤細(xì)胞系，丟失了惡性腫瘤的細(xì)胞間異質(zhì)性，只能反映少部分惡性細(xì)胞亞群的特點(diǎn)［10］；此外，穩(wěn)定的體外腫瘤細(xì)胞系已經(jīng)過多次傳代，其遺傳、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)組在培養(yǎng)中不斷進(jìn)化，導(dǎo)致同一細(xì)胞系在不同的培養(yǎng)傳代中存在基因組差異［10-11］。上述缺陷影響了其預(yù)測患者藥物敏感性的準(zhǔn)確度，限制了其在臨床前研究中的應(yīng)用。

2.2 PDX

PDX作為可以服務(wù)于精準(zhǔn)醫(yī)療的腫瘤研究模型彌補(bǔ)了腫瘤細(xì)胞系的缺陷，利用該模型可探索腫瘤發(fā)展機(jī)制、生物標(biāo)志物、藥物篩選及預(yù)后影響因素等。PDX能夠保持原代腫瘤的病理學(xué)特征、異質(zhì)性和一定的腫瘤微環(huán)境特征，有研究［12-13］表明，小鼠PDX的藥物反應(yīng)性能夠與患者保持基本一致。但PDX技術(shù)價(jià)格昂貴，移植瘤模型的培養(yǎng)時(shí)間長，成功率低，傳代復(fù)雜，致該模型成本高昂，因此未大規(guī)模應(yīng)用［7，14］；其次，小鼠模型腫瘤基質(zhì)成分與人類有差異，且在此類模型中多使用免疫缺陷小鼠［12-13］，除移植瘤的生長速度較快、影響藥物敏感性測試的結(jié)果外，也無法使用此模型預(yù)測免疫治療相關(guān)藥物的療效［12］。此外，有研究［15］表明，在傳代過程中，PDX會(huì)獲得與患者不同的基因突變類型，在原發(fā)腫瘤中觀察到的幾種基因突變在PDX中逐漸消失，它作為臨床前模型的預(yù)測價(jià)值將受到影響。

2.3 腫瘤球體

腫瘤球體是指一類3D培養(yǎng)模型，包括多細(xì)胞腫瘤球狀體、腫瘤球、器官型多細(xì)胞球體和腫瘤源性球體等［16-17］，其中多細(xì)胞腫瘤球狀體來源于腫瘤細(xì)胞系，可看作2D培養(yǎng)的延伸，沒有克服腫瘤細(xì)胞系目前存在的缺陷［18］；腫瘤球是腫瘤干細(xì)胞或具有干細(xì)胞特征的細(xì)胞富集球體［19］，可在一定程度上反映腫瘤干細(xì)胞的特征，可以用于體外探索腫瘤干細(xì)胞分化等相關(guān)研究，并不能用于模擬體內(nèi)腫瘤結(jié)構(gòu)［16］；器官型多細(xì)胞球體與外植體類似，將組織塊不經(jīng)酶解直接進(jìn)行培養(yǎng)［17］，其與腫瘤源性球體均起源于組織塊。該模型球形結(jié)構(gòu)需要靠細(xì)胞間黏附能力形成，培養(yǎng)過程中由于組織塊和細(xì)胞自身差異導(dǎo)致建立的球體大小和形狀不均，使進(jìn)一步研究的質(zhì)量控制變得困難，影響藥物敏感性測試的結(jié)果［19］?？傊[瘤球體模型在模擬體內(nèi)腫瘤方面仍有不足，在個(gè)體化治療領(lǐng)域應(yīng)用有限。

2.4 類器官及其發(fā)展

類器官培養(yǎng)使用新型的3D細(xì)胞培養(yǎng)模型，可來源于原代惡性和（或）正常細(xì)胞和組織，2009年Hans Clever課題組［20］首次利用LGR5+的小腸干細(xì)胞，成功培養(yǎng)出富含隱窩的絨毛樣上皮結(jié)構(gòu)，具備小腸上皮幾乎所有分化類型，表明干細(xì)胞在體外一定條件下可以被誘導(dǎo)分化產(chǎn)生特定的器官樣結(jié)構(gòu)，由此開啟了“類器官時(shí)代”。此后，研究人員開始嘗試?yán)酶杉?xì)胞（如胚胎干細(xì)胞、成人多功能干細(xì)胞等）建立各種正常組織類器官，同時(shí)，也嘗試在體外建立立體結(jié)構(gòu)的腫瘤組織，即腫瘤類器官。目前，乳腺癌［21］、肝癌［22］、胰腺癌［23,24］、結(jié)腸癌［1，25-26］、食管癌［27］、腎癌［28］、前列腺癌［29］、肺癌［30］、胃癌［31-33］、膀胱癌［34］等腫瘤類器官已建立，主要用于研究癌癥的發(fā)生、發(fā)展、腫瘤間異質(zhì)性探索、基因-藥物聯(lián)系、靶點(diǎn)預(yù)測及藥物敏感性測試等方面。也有研究團(tuán)隊(duì)［25，31］建立了腫瘤類器官生物標(biāo)本庫，進(jìn)行從基礎(chǔ)到臨床方面的轉(zhuǎn)化研究。目前的腫瘤類器官起源于原代腫瘤組織或基因編輯的非腫瘤組織（引入癌基因/抑癌基因突變，建立腫瘤發(fā)生模型［35-36］）；患者來源的腫瘤類器官（patient-derived tumor organoid，PDTO）是指利用患者的腫瘤組織（一般為手術(shù)切除或穿刺活檢惡性組織），通過體外培養(yǎng)建立與患者腫瘤組織類型相似的模型。與其他腫瘤模型相比，PDTO在很大程度上保留了原始腫瘤組織的組織學(xué)、遺傳學(xué)信息，并在組織結(jié)構(gòu)上更接近于原始腫瘤，是患者腫瘤良好的體外“替身”［1，25，30-31］。此外，腫瘤類器官操作方便，所需樣本組織量小，模型建立時(shí)間較短，易于體外觀察，基因組穩(wěn)定，因此在建構(gòu)疾病模型、臨床癌癥研究和藥物敏感性測試等領(lǐng)域有著巨大潛力［2］。惡性腫瘤常用模型的特點(diǎn)比較見表1。

表1 惡性腫瘤常用模型比較Tab.1 Comparison of commonly used models for malignant tumors

盡管類器官應(yīng)用前景良好，但類器官培養(yǎng)仍處于探索階段，目前暫無標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)方法，各項(xiàng)研究使用的方法不同，腫瘤類器官建立的成功率也不同［37］。目前比較認(rèn)可的培養(yǎng)方案為細(xì)胞重懸于可固化的材料中（如Matrix gel）再培養(yǎng)于含有各種重組蛋白的無血清培養(yǎng)基中［主要包括各類生長因子，如Wnt3A、R-spondin-1、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、Noggin及Rho激酶抑制劑Y-27632等］。雖然動(dòng)物來源的Engelbreth-Holm-Swarm（EHS）應(yīng)用廣泛，但其成分復(fù)雜及明顯的批次間變異性等，導(dǎo)致其缺乏可重復(fù)性，甚至影響腫瘤表型［38］，目前正在探索生物材料替代物質(zhì)（如納米材料等）［39］。常見的腫瘤類器官培養(yǎng)基見表2。

表2 常見的類器官培養(yǎng)基成分概述Tab.2 Common organoid medium components summary

續(xù)表

3 腫瘤類器官的臨床相關(guān)應(yīng)用

3.1 藥物篩選與研發(fā)

藥物在進(jìn)入臨床之前需要經(jīng)過篩選和評估以確定其適應(yīng)證、有效性和安全性，然而由于現(xiàn)有的體外和體內(nèi)藥物篩選模型的局限性，新藥的臨床前開發(fā)緩慢且昂貴、低效，Wong等［44］分析了406 038個(gè)臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)Ⅲ期藥物臨床試驗(yàn)的總成功率為13.8%，而腫瘤治療藥物的成功率更低，僅為3.4%，其原因主要是藥物有效性和安全性不足。與腫瘤細(xì)胞系和PDX相比，腫瘤類器官價(jià)格適中，培養(yǎng)時(shí)限較短，成功率與轉(zhuǎn)化率高，有望為藥物篩選和研發(fā)提供新的高性價(jià)比平臺(tái)。

目前已有多個(gè)團(tuán)隊(duì)利用腫瘤類器官進(jìn)行藥物有效性篩選。Clevers團(tuán)隊(duì)［26］使用19個(gè)結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）類器官模型篩選83種藥物，包括臨床應(yīng)用的靶向藥物，如磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide-3-kinase，PI3K）抑制劑、胰島素樣生長因子1受體（insulin like growth factor 1 receptor，IGF1R）抑制劑、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）抑制劑、BRAF抑制劑等，一線化療藥物（奧沙利鉑和5-氟尿嘧啶）以及臨床試驗(yàn)中的藥物（如IWP-2、Porcupine抑制劑［45］），研究藥物敏感性與PDTO分子特征之間的聯(lián)系，并測試臨床試驗(yàn)藥物的有效突變靶點(diǎn)，如IWP-2對RNF43突變型CRC有效，發(fā)現(xiàn)了該突變類型潛在的治療策略。Vlachogiannis等［46］篩選了55種處于Ⅰ～ Ⅲ期臨床試驗(yàn)或臨床實(shí)踐中的藥物，發(fā)現(xiàn)BRAF突變患者對MEK/ERK抑制劑反應(yīng)欠佳，GDC-0980［哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）/PI3K抑制劑］對PIK3CA突變類器官療效有差異。Yan等［31］建立了9個(gè)類器官系，測試了37種藥物，發(fā)現(xiàn)具有ARID1A突變的類器官對ATR抑制劑VE-822反應(yīng)較好。此外，類器官可保留患者的特異基因突變，也可通過基因工程獲得罕見的基因突變并保持相對穩(wěn)定遺傳［35］，為藥物靶點(diǎn)的研究提供了機(jī)會(huì)。

除藥物有效性測試外，類器官還可用于藥物臨床前安全性測試，使用正常組織類器官檢測藥物，通過細(xì)胞毒試驗(yàn)（如乳酸脫氫酶釋放試驗(yàn)）并配合活細(xì)胞計(jì)數(shù)（如CellTiter）等手段判斷藥物對健康組織的毒性。目前已成功構(gòu)建了多種健康組織類器官，如肝臟類器官［47］、心臟類器官［48］和腎臟類器官［49］等，并已用于藥物的毒理學(xué)研究，已有研究者使用肝臟類器官測試了多種藥物的劑量依賴肝毒性，并探索了一些藥物導(dǎo)致的肝毒性的分子機(jī)制［50］；Mun等［47］檢測了多種上市后因不良反應(yīng)而被召回的藥物的安全性，如曲伐沙星由于會(huì)導(dǎo)致較高的肝功能衰竭風(fēng)險(xiǎn)而被下架，該團(tuán)隊(duì)使用2D模型和類器官模型分別進(jìn)行藥物測試，在同等藥物濃度下2D模型顯示曲伐沙星有很少甚至無肝毒性作用，但3D肝類器官中觀察到細(xì)胞線粒體功能障礙和明顯的細(xì)胞死亡，提示3D健康類器官可能對藥物毒性反應(yīng)較2D模型更加敏感。使用類器官系統(tǒng)作為現(xiàn)有藥物篩選與研發(fā)測試方法的補(bǔ)充，可以更大限度地檢測藥物的安全性與有效性，提高藥物研發(fā)的成 功率。

3.2 預(yù)測患者的藥物敏感性

腫瘤類器官的發(fā)展為個(gè)體化治療提供了新的思路：根據(jù)腫瘤類器官的特點(diǎn)，研究人員可在體外建立對應(yīng)的腫瘤類器官模型，進(jìn)行藥物方案療效和預(yù)后預(yù)測，在一定程度上實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療。Vlachogiannis等［46］建立治療前、治療中及轉(zhuǎn)移或進(jìn)展后的類器官模型，對比發(fā)現(xiàn)，除組織病理學(xué)特征一致外，類器官與親本腫瘤組織間分子圖譜基本重合，基因突變譜中有96%的重疊；后續(xù)對PDTO進(jìn)行藥物測試并與患者療效進(jìn)行對比，嘗試?yán)肞DTO測試患者疾病進(jìn)展后可能敏感的藥物，結(jié)果顯示，類器官預(yù)測患者藥物反應(yīng)具有100%的靈敏度、93%的特異度、88%的陽性預(yù)測值和100%的陰性預(yù)測值。一項(xiàng)有96個(gè)局部晚期結(jié)腸癌類器官標(biāo)本庫的藥物敏感性測試中，Yao等［51］首先對已建立的18個(gè)類器官和相應(yīng)的腫瘤活檢組織行全外顯子測序（whole exome sequencing，WES），發(fā)現(xiàn)PDTO與相應(yīng)腫瘤基因突變譜的重疊率為94.4%，分別檢測類器官對放療及化療藥物（氟尿嘧啶和伊立替康）的敏感性，對比患者的臨床療效，得到84.43%的準(zhǔn)確率、78.01%的靈敏度和91.97%的特異度。

雖然腫瘤類器官在預(yù)測患者藥物敏感性方面表現(xiàn)優(yōu)秀，但是由同一腫瘤建立的多個(gè)類器官對于藥物的反應(yīng)存在差異。Schumacher等［52］對同一結(jié)腸癌進(jìn)行同步多區(qū)域取樣獲得的類器官培養(yǎng)在藥物反應(yīng)中顯示出高達(dá)30倍的差異。通過外顯子和RNA測序發(fā)現(xiàn)，這些“兄弟”類器官可基本保留親本腫瘤常見的基因突變類型，但對于擴(kuò)展測序發(fā)現(xiàn)的罕見突變類型存在顯著遺傳異質(zhì)性，提示腫瘤內(nèi)異質(zhì)性對于類器官的建立及體外預(yù)測藥物敏感性結(jié)果可能產(chǎn)生一定影響。Kim等［9］從結(jié)腸癌患者組織的不同區(qū)域中建立了腫瘤類器官和相應(yīng)細(xì)胞系，比較同一患者來源的類器官與細(xì)胞系的基因組、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和藥物反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)雖然PDTO仍然概括了原發(fā)腫瘤的主要組織學(xué)、基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征，但各類器官之間存在異質(zhì)性，并且在培養(yǎng)傳代過程中PDTO會(huì)產(chǎn)生新的突變。多種證據(jù)表明類器官對親本腫瘤的模擬能力使其在體外具有較佳的預(yù)測能力，反映患者藥物敏感性的準(zhǔn)確率尤其是陰性預(yù)測率較高，可能成為患者藥物選擇、測試及判斷患者預(yù)后的新途徑。但考慮到腫瘤組織內(nèi)的異質(zhì)性，基于單次活檢而建立的PDTO在預(yù)測患者反應(yīng)方面可能具有一定局限性。

4 展望與挑戰(zhàn)

4.1 共培養(yǎng)

雖然腫瘤類器官能夠還原親本腫瘤分子和病理學(xué)特征，但腫瘤類器官僅包括腫瘤上皮細(xì)胞，并不包含間質(zhì)細(xì)胞，且缺乏腫瘤-基質(zhì)相互作用和腫瘤微環(huán)境［53］，因此，腫瘤類器官在臨床應(yīng)用方面會(huì)受到限制，如無法預(yù)測針對抗血管生成和免疫治療等藥物的反應(yīng)［46］。為縮小腫瘤類器官與體內(nèi)腫瘤微環(huán)境之間的差異，研究人員嘗試將類器官與腫瘤間質(zhì)細(xì)胞、免疫淋巴細(xì)胞等進(jìn)行共培養(yǎng)。

腫瘤相關(guān)性成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast，CAF）是腫瘤微環(huán)境中一種重要的細(xì)胞成分，可通過多種機(jī)制影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及耐藥［54］。?hlund等［55］將胰腺導(dǎo)管腺癌類器官與小鼠胰腺星狀細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)星狀細(xì)胞在不同方式下轉(zhuǎn)化為不同亞型的CAF，提示CAF的瘤內(nèi)異質(zhì)性。Seino等［23］將胰腺癌類器官與CAF共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)CAF可為腫瘤類器官提供其生長所必需的微環(huán)境。Marusyk等［56］將CAF與乳腺癌類器官共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，CAF可保護(hù)癌細(xì)胞免受拉帕替尼毒性從而介導(dǎo)耐藥，提示CAF在腫瘤發(fā)生、發(fā)展和治療反應(yīng)中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，共培養(yǎng)系統(tǒng)為進(jìn)一步探究惡性細(xì)胞與其周圍環(huán)境之間的聯(lián)系與作用提供了新途徑。

免疫細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中也有重要影響。Dijkstra等［57］通過將PDTO和患者來源的外周血淋巴細(xì)胞進(jìn)行一體化共培養(yǎng)，在長達(dá)數(shù)周的時(shí)間里，患者的T淋巴細(xì)胞受到腫瘤刺激實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增，得到了腫瘤反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞，后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生的T細(xì)胞具有腫瘤特異性殺傷能力，而對正常組織類器官無反應(yīng)。此類腫瘤反應(yīng)性T細(xì)胞或許可以作為一種新型淋巴細(xì)胞過繼治療方法直接殺傷患者體內(nèi)的惡性細(xì)胞。但由于研究人員將類器官單細(xì)胞與T細(xì)胞置于T細(xì)胞培養(yǎng)基中進(jìn)行共培養(yǎng)，并加入了干擾素γ、白細(xì)胞介素-2（interleukin-2，IL-2）和固定濃度的PD-1抗體，因此該共培養(yǎng)模型主要用于獲得擴(kuò)增的腫瘤特異反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞［58］。綜上，共培養(yǎng)是未來類器官的發(fā)展方向之一，擴(kuò)大類器官應(yīng)用范圍、提高類器官的生理性需要更多努力。

4.2 微流控設(shè)備

微流控設(shè)備是一種生物工程操作系統(tǒng)，其對流體的精確操控有望改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法［59］。近年來其與體外模型結(jié)合成為一個(gè)發(fā)展方向，如器官芯片，它通過管道連接不同細(xì)胞室并控制液體流動(dòng)以模擬體內(nèi)器官的功能及細(xì)胞間、器官間的聯(lián)系，提高體外模型的生理性［60］。微流控設(shè)備不僅可用于基礎(chǔ)研究（如探究不同類型細(xì)胞在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移等方面的作用等［61］），還可用于藥物篩選，可使篩選藥物流程自動(dòng)化，提高3D模型藥物篩選的效率。Jin等［62］建立了由誘導(dǎo)肝細(xì)胞與微流控系統(tǒng)構(gòu)建的3D血管化肝臟類器官，控制流體通過建立的血管流動(dòng)，成功建立藥物濃度梯度，實(shí)現(xiàn)高效率的藥物篩選。除此之外，微流控設(shè)備與類器官聯(lián)合建立微流控多器官平臺(tái)，模擬藥物在體內(nèi)的代謝過程，進(jìn)行藥物療效、安全性及藥代動(dòng)力學(xué)研究［48，60］，可提高藥物篩選效率，然而目前聯(lián)合應(yīng)用方案還不夠成熟，但微流控設(shè)備可推動(dòng)體外模型朝著更高效、更具生理性的方向發(fā)展。

4.3 生物打印技術(shù)

目前類器官應(yīng)用需要人工培養(yǎng)傳代以獲得穩(wěn)定的類器官，模型建立所需時(shí)間較長，且過程不精確，存在批次間變異，研究人員需要在規(guī)模、質(zhì)量控制等方面進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)類器官在藥物篩選、器官再生等方面的轉(zhuǎn)化應(yīng)用［63］。生物打印技術(shù)憑借其強(qiáng)大的細(xì)胞控制能力目前已廣泛應(yīng)用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，目前有證據(jù)表明，該技術(shù)可與類器官技術(shù)相結(jié)合以控制類器官自組織［64］，為藥物研發(fā)篩選和再生醫(yī)學(xué)開辟了新途徑。此外，Lawlor等［65］測試了3D生物打印技術(shù)生成腎臟類器官的可行性，利用該技術(shù)精確調(diào)控類器官部分物理性質(zhì)，包括類器官大小、細(xì)胞數(shù)量和結(jié)構(gòu)，并利用生成的腎臟類器官進(jìn)行了氨基糖苷類藥物毒性測試，這一成果提示生物打印技術(shù)具有強(qiáng)大潛力，可為未來類器官相關(guān)藥物研究和篩選提供更高通量和更可控的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。Jiang等［66］結(jié)合微流控系統(tǒng)組建了類器官3D打印設(shè)備，可在高效快速的同時(shí)控制類器官內(nèi)細(xì)胞數(shù)量，經(jīng)檢測生成的類器官病理學(xué)形態(tài)與基因組特征能夠保留親本腫瘤的特征，也提示生物打印技術(shù)與類器官結(jié)合是未來類器官快速建立的可能途徑，但目前該方法只在特定細(xì)胞群（如代表親代腫瘤組織的異質(zhì)性細(xì)胞群）中可達(dá)到預(yù)期效果，對于成分復(fù)雜且不明確的細(xì)胞群（如患者來源的組織學(xué)標(biāo)本）需要進(jìn)一步研究。

5 總結(jié)

類器官的發(fā)展與應(yīng)用的探究仍在繼續(xù)，雖然目前仍有很多問題亟待解決，但類器官憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的潛力，已在體外模型中占據(jù)了一席之地，而將類器官模型與傳統(tǒng)模型有機(jī)結(jié)合定會(huì)推動(dòng)腫瘤學(xué)和腫瘤治療的進(jìn)一步發(fā)展。隨著國內(nèi)外研究人員對類器官的不斷探索和改進(jìn)，相信類器官有能力充當(dāng)實(shí)驗(yàn)室研究與臨床應(yīng)用之間的橋梁，彌補(bǔ)傳統(tǒng)模型在臨床應(yīng)用方面的不足，在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和個(gè)體化治療方面扮演越來越重要的角色。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。