Cell丨腫瘤免疫微環境的類器官模型，助力臨床個體治療

　　癌癥之所以難以攻克，很大程度上因為腫瘤微環境的造成的海量細胞異質性，進而導致治療失敗【1】。同時由于目前針對腫瘤浸潤免疫細胞的免疫治療方案如雨后春筍般奔向市場，單細胞測序技術日新月異的進展，都對臨床上原位模擬腫瘤微環境模型提出了迫切的需要和更高的要求【2】。

　　同時目前體外腫瘤培養系統很難還原體內腫瘤微環境的復雜性，手術活檢取得到腫瘤樣本又過少不足以支持相關檢測和研究【3】。被Nature Methods評為Method of the Year 2017的類器官培養技術則為體外原位模擬腫瘤免疫微環境提供了技術支持【4】。

　　近日，來自美國斯坦福大學的Calvin J. Kuo研究組，在Cell雜志上以長文形式發表了題為Organoid Modeling of the Tumor Immune Microenvironment的論文（https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.11.021），通過氣液交互（air-liquid interface，ALI）患者來源類器官培養技術（Patient-derived Organoids，PDOs）重現了患者腫瘤免疫微環境。

　　Kuo實驗室自2009起就持續運用氣液交互類器官培養技術還原原代組織和腫瘤細胞微環境【5, 6】。在這篇文章中，他們將該方法拓展到臨床腫瘤標本，并申請了ALI-PDO的ZL技術。該技術特點在于通過一體培養，保留了原位的腫瘤實質、基質，同時包含功能化的腫瘤特異性的腫瘤浸潤淋巴細胞群。進而還原了其他類器官模型中沒有的腫瘤組織原位基質和具有免疫檢查點封鎖（Checkpoint Blockade）的腫瘤微環境內源免疫細胞群【3, 7】。

　　作者通過ALI-PDO技術成功體外培養了來自100個患者，14不同組織位點，28種不同疾病亞型的腫瘤組織。驗證了這些組織均能夠保留原腫瘤組織種的基質層，并從基因水平上驗證了這點。

　　接下來，研究組進一步通過一系列實驗驗證了PDOs可以保留原腫瘤組織中固有的纖維基質和多樣的免疫組分，并可以在體外完成凍存復蘇操作。

　　然而僅僅證明有免疫細胞是不夠的，作者接著運用目前通量最高的10x Genomics的單細胞測序技術，對PDOs和原位腫瘤的單細胞同時進行了5’V(D)J和RNA-seq測序。通過該技術驗證了PDOs中同樣能夠還原腫瘤組織中的T，B和NK細胞，并進一步驗證了PDOs中的腫瘤浸潤免疫細胞能夠還原原位腫瘤中的TCR全部位點。最后，作者通過小鼠和人源腫瘤組織均驗證了ALI-PDOs可以還原腫瘤組織中PD-1依賴的免疫檢查點。

　　在腫瘤免疫治療如火如荼的今天，臨床上迫切的需要能夠個體化驗證療效的體外模型。但是鑒于腫瘤微環境的復雜性，免疫治療藥物體外實驗一直無法與臨床療效相匹配。PDO技術則為這一需求提供了技術出口。

　　值得注意的是，僅2018年，包括本文，就有至少3篇CNS文章報道來自不同實驗室，不同方法，不同研究方向的PDO相關技術。也許不久的將來，我們就可以在臨床實驗中看到PDO個體化治療的身影。

　　參考文獻

　　1.Palucka, A.K. and L.M. Coussens, The Basis of Oncoimmunology. Cell, 2016. 164(6): p. 1233-1247.

　　2.Junttila, M.R. and F.J. de Sauvage, Influence of tumour micro-environment heterogeneity on therapeutic response. Nature, 2013. 501(7467): p. 346-54.

　　3.Dijkstra, K.K., et al., Generation of Tumor-Reactive T Cells by Co-culture of Peripheral Blood Lymphocytes and Tumor Organoids. Cell, 2018. 174(6): p. 1586-1598.e12.

　　4.Method of the Year 2017: Organoids. Nature Methods, 2018. 15: p. 1.

　　5.Li, X., et al., Oncogenic transformation of diverse gastrointestinal tissues in primary organoid culture. Nat Med, 2014. 20(7): p. 769-77.

　　6.Ootani, A., et al., Sustained in vitro intestinal epithelial culture within a Wnt-dependent stem cell niche. Nat Med, 2009. 15(6): p. 701-6.

　　7.Vlachogiannis, G., et al., Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers. Science, 2018. 359(6378): p. 920-926.