作為過去十年中最重要的發(fā)明之一，免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）療法che底改變了癌癥治療模式。到目前為止，一些免疫治療靶點(diǎn)在治療具有免疫原性特征的腫瘤方面顯示出有希望的結(jié)果。免疫治療耐藥性可由多種機(jī)制誘發(fā)，其中包括新生血管形成、代謝變化、抗原呈遞不足和不可逆的 T 細(xì)胞耗竭。腫瘤的異質(zhì)性和治療耐藥性也進(jìn)一步干擾了新免疫療法的早期開發(fā)，此外，腫瘤內(nèi)和腫瘤間的異質(zhì)性以及患者之間不同的免疫反應(yīng)譜使這些療法的開發(fā)復(fù)雜化。考慮到所描述的問題和并發(fā)癥，通過開發(fā)個(gè)性化療法來考慮患者之間的腫瘤異質(zhì)性，可能會(huì)在及時(shí)干預(yù)和成本效益方面使這些患者受益匪淺。

在藥物開發(fā)的早期階段，為了確定藥物篩選過程中的治療效率，傳統(tǒng)上使用二維（2D）細(xì)胞系。雖然這些培養(yǎng)物價(jià)格便宜且易于維護(hù)，但它們既無法模擬體內(nèi)腫瘤的空間結(jié)構(gòu)與異質(zhì)性，也無法反映腫瘤細(xì)胞之間及腫瘤微環(huán)境間的相互作用。在過去的十年中，患者來源的三維（3D）類器官培養(yǎng)物已經(jīng)被開發(fā)出來，由腫瘤活檢中分離的上皮腫瘤細(xì)胞生長的復(fù)雜的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成，通常生長在細(xì)胞外基質(zhì)中，如Matrigel。由于類器官仍然缺乏自體免疫成分，這對(duì)于確定患者特異性免疫治療反應(yīng)是必要的。因此，目前正在開發(fā)共培養(yǎng)類器官和自體免疫成分的新策略。事實(shí)上，這些策略可能有利于高通量預(yù)測(cè)患者特異性免疫治療反應(yīng)。此外，共培養(yǎng)可能進(jìn)一步為TME中的細(xì)胞相互作用提供關(guān)鍵見解，揭示新的治療靶點(diǎn)，并有助于疫苗開發(fā)的生物標(biāo)志物和新抗原發(fā)現(xiàn)。

今年，在荷蘭鹿特丹伊拉斯姆斯醫(yī)學(xué)中心胃腸病學(xué)和肝病學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一篇綜述中，概述了患者特異性腫瘤類器官-免疫共培養(yǎng)模型的發(fā)展，以研究腫瘤特異性免疫相互作用及其可能的治療機(jī)制，還討論了這些模型在提高個(gè)性化治療效果和理解腫瘤微環(huán)境方面的應(yīng)用。總體而言，這些腫瘤-免疫共培養(yǎng)物可能在開發(fā)患者特異性治療方法方面具有廣闊的前景，并增加了我們對(duì)腫瘤-免疫相互作用的理解。具體內(nèi)容發(fā)表在 The Journal for ImmunoTherapy of Cancer 期刊題為“Emerging organoid-immune co-culture models for cancer research: from oncoimmunology to personalized immunotherapies"。

無論類器官和免疫細(xì)胞是自體的還是同種異體的，zui廣泛研究的是所謂的直接共培養(yǎng)，包括在腫瘤免疫浸潤附近生長的類器官（圖1）。通常，類器官和免疫細(xì)胞在開始共培養(yǎng)之前首先在它們自己du特的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。對(duì)于免疫細(xì)胞，使用的典型培養(yǎng)基有：RPMI 1640、DMEM或MEM。類器官是在含有特定生長因子和干細(xì)胞因子的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的，這些因子是所用類器官亞型所必需的。兩種培養(yǎng)基都含有特定的物質(zhì)，可以使每種特定的細(xì)胞類型都能有效地生長。來自不同組織來源類型的類器官對(duì)生長因子的類型有不同的需求。因此，目前還沒有針對(duì)免疫細(xì)胞和類器官的通用擴(kuò)增培養(yǎng)基。因此，對(duì)于每種共培養(yǎng)/疾病環(huán)境，在嘗試共培養(yǎng)之前，應(yīng)進(jìn)行精確實(shí)驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞不受傷害且類器官仍能夠增殖的最佳培養(yǎng)基。

在直接共培養(yǎng)中，細(xì)胞間相互作用是最佳的，因此，可以廣泛研究類器官和免疫相互作用，重點(diǎn)是分子機(jī)制和整體細(xì)胞存活和免疫細(xì)胞擴(kuò)增。此外，在共培養(yǎng)后，可以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行表型分析，并分析培養(yǎng)基中是否存在與抗腫瘤免疫相關(guān)的免疫成分（如IFNy和TNFa）釋放的促炎細(xì)胞因子。相反，類器官和被破壞的免疫細(xì)胞釋放的抗炎細(xì)胞因子，如IL-10和TGF-B，可能指向類器官誘導(dǎo)的免疫抑制微環(huán)境。影響腫瘤進(jìn)展或緩解的可溶性免疫因子（如細(xì)胞因子）也可以使用間接培養(yǎng)方法進(jìn)行評(píng)估，其中免疫細(xì)胞通過物理屏障與腫瘤細(xì)胞分離，防止細(xì)胞間直接相互作用。

圖1 生成患者特異性體外三維TME表征模型?；颊咛禺愋宰泽w腫瘤免疫共培養(yǎng)模型的生成示意圖概述。術(shù)后切除腫瘤組織以分離腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TILs）并生成類器官。此外，可以從患者的血液中分離出自體外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMCs）。這些腫瘤類器官和免疫細(xì)胞在共培養(yǎng)裝置中被進(jìn)一步用于體外重建TME。這些腫瘤免疫共培養(yǎng)物可以進(jìn)一步用于各種臨床和轉(zhuǎn)化研究應(yīng)用。

由于ICB治療的臨床療效存在患者間和疾病間的差異，因此迫切需要預(yù)測(cè)患者特異性反應(yīng)的新方法，類器官在這方面受到高度關(guān)注（圖2）。對(duì)新篩查方法的需求主要是由于缺乏一致和可靠的生物標(biāo)志物，這使得有效的治療變得復(fù)雜。Votanopoulos等人制成了一種由類器官和自體淋巴結(jié)組成的共培養(yǎng)物。PD-1抑制劑pembrolizumab 或nivolumab 的加入導(dǎo)致一些黑色素瘤類器官的細(xì)胞活力降低。有趣的是，在85%的病例中，這種類器官反應(yīng)與患者的臨床反應(yīng)相關(guān)。雖然沒有經(jīng)過che底的測(cè)試，但該系統(tǒng)允許篩選在TME外發(fā)揮其功能的檢查點(diǎn)抑制劑，例如靶向引流淋巴結(jié)中的T細(xì)胞的CTLA-4抑制劑。此外，靶向一個(gè)或多個(gè)免疫檢查點(diǎn)或受體的新型創(chuàng)新抗體可以在患者特異性環(huán)境中分析其治療效果。這些藥物也可以從共培養(yǎng)物測(cè)試中受益，例如靶向細(xì)胞因子策略和靶向腫瘤和免疫細(xì)胞受體的雙特異性抗體，最常見的是具有一個(gè)分子的 T 細(xì)胞。

圖2 患者來源的類器官-免疫共培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化和基礎(chǔ)應(yīng)用。臨床前應(yīng)用（左）側(cè)重于（1）了解TME動(dòng)力學(xué)和腫瘤免疫圖景，（2）以患者特異性方式發(fā)現(xiàn)新抗原，用于潛在的癌癥疫苗開發(fā)，（3）篩選現(xiàn)有ICI療法和雙特異性抗體的聯(lián)合療法。精準(zhǔn)醫(yī)療應(yīng)用（右）包括：（1）用于過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法的腫瘤反應(yīng)性淋巴細(xì)胞的個(gè)性化擴(kuò)增，（2）針對(duì)患者的免疫檢查點(diǎn)療法的高通量篩選，（3）篩選和開發(fā)靶向腫瘤和腫瘤內(nèi)附近免疫細(xì)胞的靶向雙特異性抗體。TME，腫瘤微環(huán)境。

目前，正在開發(fā)細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法，例如識(shí)別細(xì)胞表面癌抗原的嵌合抗原受體（CAR）淋巴細(xì)胞。大多數(shù)有希望的結(jié)果是在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中觀察到的，但實(shí)體瘤的臨床潛力也可能存在。一項(xiàng)研究使用共培養(yǎng)證明了CAR NK細(xì)胞對(duì)CRC中TAAs的反應(yīng)，盡管表達(dá)水平較低。他們還觀察到一些患者對(duì)健康類器官的反應(yīng)，從而可能識(shí)別出將忍受嚴(yán)重副作用的患者。在與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤類器官上靶向突變抗原 EGFRvIII+ 的 CAR T 細(xì)胞共培養(yǎng)中獲得了類似的結(jié)果。CAR T 細(xì)胞能夠以高度特異性的方式快速清除 EGFRvIII 類器官。在膀胱類器官的 CAR T 細(xì)胞篩選中也證明了高度特異性的細(xì)胞毒性，其中靶向MUC1的T細(xì)胞可以特異性地殺死MUC1+ 類器官。這些研究證明了CAR淋巴細(xì)胞-類器官共培養(yǎng)在患者特異性治療篩選中的潛力。除了治療測(cè)試外，類器官的患者特異性方面還可能被利用來以wan全個(gè)性化的方式擴(kuò)增腫瘤反應(yīng)性T細(xì)胞，用于細(xì)胞轉(zhuǎn)移治療應(yīng)用。該應(yīng)用得到了基因顯示和新/癌抗原表達(dá)數(shù)據(jù)的支持，這些數(shù)據(jù)比較了母體腫瘤和離體類器官，顯示出高度相似性。因此，腫瘤反應(yīng)性免疫細(xì)胞可能會(huì)從靠近類器官培養(yǎng)的TILs或PBMC中生長出來。

類器官-免疫共培養(yǎng)有可能加深我們對(duì)腫瘤免疫學(xué)的理解，并可能為更有效的個(gè)性化醫(yī)療鋪平道路。然而，這種方法仍處于早期開發(fā)階段，技術(shù)挑戰(zhàn)仍然限制了臨床前應(yīng)用。zui突出的局限性是從腫瘤組織生成類器官的效率相對(duì)較低。類器官生成的平均效率為36.8%，覆蓋了13種不同類型的腫瘤，但在前列腺癌中可低至19%。類器官建立數(shù)量少，使其在高通量藥物篩選中的使用變得復(fù)雜。因此需要進(jìn)一步的研究來提高類器官的建立效率。

此外，組織可用性和/或尤其是TIL產(chǎn)量，可能會(huì)限制共培養(yǎng)設(shè)置。為了規(guī)避這個(gè)問題，PBMC可能是一種更有前途且更容易獲得的免疫細(xì)胞來源。然而，必須意識(shí)到，PBMC 不會(huì)模仿 TILs 中的表型和特征，因?yàn)樗鼈儧]有暴露于局部腫瘤介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)。雖然共培養(yǎng)裝置可以更好地模擬腫瘤免疫相互作用，特別強(qiáng)調(diào)患者的異質(zhì)性，但它不能wan全捕捉腫瘤微環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的機(jī)制和相互作用。

在現(xiàn)階段，共培養(yǎng)不能wan全取代體內(nèi)模型。然而，在組織切片中捕獲或通過脫細(xì)胞技術(shù)檢索的天然 ECM 可用作共培養(yǎng)模型的支架，以進(jìn)一步模擬 TME。ECM在藥物的可及性中也起著重要作用，并且是復(fù)雜的TME的一部分。從這種ECM中提取的水凝膠甚至可以實(shí)現(xiàn)生物打印，從而允許包括腫瘤細(xì)胞和其他在腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用的細(xì)胞。因此，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以驗(yàn)證這些新型腫瘤模型在臨床環(huán)境中的使用，并根據(jù)患者反應(yīng)數(shù)據(jù)評(píng)估它們?cè)诤Y查目的中的應(yīng)用。

由于對(duì)瘤間和瘤內(nèi)異質(zhì)性的認(rèn)識(shí)不斷加深，個(gè)性化醫(yī)療變得越來越重要。這種復(fù)雜性在免疫治療策略通常只對(duì)一小部分患者有效。腫瘤-免疫共培養(yǎng)可用于提高我們對(duì)腫瘤-免疫相互作用的理解，更值得注意的是，作為在免疫治療前評(píng)估患者特異性反應(yīng)的工具。進(jìn)一步的應(yīng)用需要患者特異性轉(zhuǎn)移擴(kuò)增的腫瘤反應(yīng)性淋巴細(xì)胞和用于疫苗開發(fā)的新抗原發(fā)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：Magré L, Verstegen MMA, Buschow S, van der Laan LJW, Peppelenbosch M, Desai J. Emerging organoid-immune co-culture models for cancer research: from oncoimmunology to personalized immunotherapies. J Immunother Cancer. 2023 May;11(5):e006290. doi: 10.1136/jitc-2022-006290. PMID: 37220953; PMCID: PMC10231025.
原文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37220953/

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