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Organoid

类器官肿瘤免疫

类器官肿瘤免疫方案
肿瘤类器官是能够概括性地反映原始肿瘤的时空微观组织结构和功能的离体或体外3D组装体。在类器官系统中研究TME，肿瘤类器官需要满足两点：
  • 类器官必须保留所有有研究价值的细胞类型。类器官建模的底线是，保留每个研究问题的更小功能模块。
  • 类器官必须是模拟原始肿瘤结构和功能复杂性的3D培养物。类器官建模的底线是，对于来自患者的离体类器官，应通过增加患者招募和增加类器官的不同来源位置来概括性地反映异质性；对于通过一致的方法和细胞来源获得的体外类器官，结果应该是可重复的。
PDX可以体现肿瘤-间质相互作用，并在原位移植时能高度模拟肿瘤的临床情况，但原位PDX模型的建立工作量大，技术要求高，且在药物测试时人和小鼠的药代动力学特征差异不可忽视。而类器官能够实现基于人类的特定相互作用研究和高通量药物筛选，不同的类器官建模方法还能实现模型不同程度的复杂性和异质性。

一、研究背景与目标

  1. 背景：

    • 类器官（Organoids）能高度模拟肿瘤微环境（TME）和免疫细胞相互作用，是研究肿瘤免疫逃逸、免疫治疗耐药性的理想模型。

    • 现有挑战：免疫细胞浸润不足、肿瘤异质性保留、动态相互作用模拟等。

  2. 目标：

    • 建立含免疫细胞的肿瘤类器官（免疫类器官）模型。

    • 解析肿瘤-免疫细胞互作机制，筛选免疫治疗（如PD-1/PD-L1抑制剂、CAR-T、NK细胞疗法）的疗效标志物。

二、技术路线

1. 样本来源与处理

  • 肿瘤类器官：

    • 来源：患者肿瘤组织（手术/活检）、PDX模型或细胞系（如HCT116、MCF7）。

    • 培养：基质胶（Matrigel）3D培养，添加EGF/Wnt/Noggin等生长因子。

  • 免疫细胞：

    • 来源：患者自体PBMCs、肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）、基因编辑免疫细胞（如CAR-T）。

    • 标记：荧光报告基因（如GFP）或抗体标记（CD3/CD8）。

2. 免疫类器官共培养体系构建

  • 方案A：直接共培养

    • 将免疫细胞与肿瘤类器官混合嵌入Matrigel，模拟原位浸润。

    • 培养基：含IL-2/IL-15等细胞因子维持免疫细胞活性。

  • 方案B：动态共培养

    • 使用微流控芯片（Organ-on-a-chip）模拟血管化，实现免疫细胞迁移。

3. 功能验证与表型分析

  • 免疫杀伤效应：

    • 检测类器官凋亡（Annexin V）、细胞毒性（LDH释放）。

  • 免疫细胞表型：

    • 流式细胞术分析T细胞耗竭标志物（PD-1, TIM-3, LAG-3）。

  • 空间互作：

    • 多重荧光免疫组化（mIHC）或成像质谱流式（IMC）定位免疫细胞浸润区域。

4. 免疫治疗干预实验

  • 药物筛选：

    • 测试PD-1抑制剂、CTLA-4抑制剂、IDO抑制剂等单药/联用效果。

  • 细胞治疗：

    • 评估CAR-T/NK细胞对类器官的靶向杀伤（实时活细胞成像）。

5. 多组学整合分析

  • 转录组：scRNA-seq分析类器官与免疫细胞的基因表达变化。

  • 蛋白组：质谱检测免疫检查点蛋白动态变化。

  • 代谢组：分析乳酸、ATP等代谢物对免疫功能的调控。