人类与肿瘤的博弈仿佛一场漫长的影片，培养模型也经历从传统 2D 到新兴 3D 的转变。其中，3D 培养可以更好地还原出肿瘤的生理特征，重现免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用，即反映真实的肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）。

两大模型：球状体和类器官

常见的 3D 培养模型为球状体和类器官，前者是单细胞群的细胞簇或者聚集体，或不同细胞的混合体，结构相对简单。球状体主要体现出肿瘤细胞间在三维环境下的梯度渗透、肿瘤内部缺氧和坏死等，可以作为一种高通量的药物筛选工具。

而类器官（单一种类或多种细胞组成）可以体外展现真实器官的三维构造，体现更多的生理功能。正如 Hans Clevers 教授曾经介绍的，其实验室对 150 例乳腺癌样本进行研究（其中利用包埋法成功培养出 95 例类器官），通过 NGS 数据分析表明类器官较好地保留了原肿瘤的拷贝数变异（CNV）和单核苷酸变异（SNV）特征。针对乳腺癌诊断常用的指标（ER、PR、HER2）进行的免疫组化鉴定结果也与原肿瘤一样。正因如此，作者使用 HER2 信号通路相关的药物进行了小鼠体内和类器官体外用药，发现结果也具有高度一致性^[1]。

TME 研究，如何构建 3D 模型？

不论是肿瘤来源的球状体还是类器官，都可以用于研究 TME。主要分为组合 TME 模型和天然 TME 模型两种，主要区别在于前者是向培养的肿瘤类器官中添加免疫细胞，后者是直接培养天然的免疫细胞和肿瘤细胞。

两类培养模型采用的 3D 培养方法一般有 3 种：类器官模型选用气液法和包埋法；球状体模型选用 3D 微流控法。通过以下两张表的总结，快速掌握各个培养方法的特点和选用的工具。

参考文献：

1. Norman Sachs, et al. A Living Biobank of Breast Cancer Organoids Captures Disease Heterogeneity. Cell. 2018 Jan 11;172(1-2):373-386.e10.

2. Kanako Yuki, et al. Organoid Models of Tumor Immunology. Trends Immunol. 2020 Aug;41(8):652-664.