类器官的应用——精准医疗
作为新兴技术，特别作为模型，类器官培养可以不受伦理限制，使研究人体发育摆脱一定的约束，为药物筛选提供了新的平台，对现有传统模型，即2D细胞模型和动物模型系统，进行高信息量的互补。
前沿的类器官技术也推动了个体化精准医疗的发展。肿瘤类器官保留了原始肿瘤的特征，并与静态测序数据相比，提供了将个体癌症作为动态系统进行研究的可能性[1]。所谓类器官精准医疗，指通过体外从患者身上获取肿瘤样本、构建类器官，形成患者来源类器官(patient-derived organoids, PDOs)进行药物筛选和基因型分析，制定适合特异个体的治疗药物和方法。目前主要集中于解决肿瘤诊疗难题。
药物筛选
通过建立PDOs和来自同一患者健康组织的类器官，将疾病遗传背景与药物反应相关联，筛选特异性治疗病灶且毒副作用小的化合物，作为开发的新药。
类器官药筛流程
药物筛选流程包括类器官构建、评估、药敏检测三大方面：
对于不同的类器官和不同的需求，类器官构建方法也不同，其中主流方法是支架培养中的包被法。一般是将组织通过机械剪切和酶消化处理成单细胞，使用基质胶进行混合，进行种板，再覆盖特异的，含有特定的细胞因子的培养基。通过一周，类器官培养至几百微米的细胞小球，即可用于药筛。
构建成功后，在正式药筛前，为确定类器官与原组织的一致性，从形态学，组织病理学，以及分子遗传学进行多角度评估。一般可以通过染色体核型检测，HE染色，免疫荧光，基因测序等方法。
目前类器官药筛的主流是肿瘤方向。药物种类有化疗药，小分子靶向药，抗体药等。药筛的核心检测指标通常为半抑制浓度（IC50）以及细胞抑制率。目前在国内主流应用是对化疗药的敏感性的检测。
类器官药筛的优势
速度快：相比小鼠，类器官构建时间短，构建操作难度低，且建模成功率高。一般类器官在无支架培养一周之后即可开始药筛。从样本采集到出具药敏结果的全流程已经可以控制在2周之内。
通量高：相比小鼠，通过类器官模型，药物检测通量高，不仅可以在孔板上进行多种药物的筛查，也可以同步进行同种药物不同浓度的实验，或不同目的实验。
临床相关性强：在多篇论文中，类器官对癌症药筛的临床相关性和预测有效性都已经得到了较为充分的证实。以Vlachogiannis G团队在Science发表的论文为例。其研究表明，在以转移性胃肠道癌构建的类器官模型上的药筛达到了93%的特异性，100%的灵敏度、88%的阳性预测率和100%的阴性预测率，展现了极高的临床相关性[3]。
基因型的分析
除了类器官药筛，精准医疗另一个主要方向是通过高通量测序从基因组学和转录组学对癌症治疗和药物开发的体细胞突变进行分析。以肿瘤为例，通过对来自同一肿瘤不同区域的类器官进行全基因组测序来建立区域特异性突变谱，研究肿瘤内异质性；肿瘤类器官的构建及单细胞水平的遗传和表型多样性研究，提供了一种可行的再现体内表型的研究模型，以助于研究个体异质性及其对药物反应的反应[4]。还可以通过对来自不同健康组织的类器官进行对比，可以研究器官特异性突变谱。此外，通过使用不同化合物对同源类器官处理，可以研究特定化合物对健康细胞和肿瘤细胞突变谱的影响。
基因组突变和改变的WGS分析[2]
单细胞 RNA-seq 表征个体类器官 CSC 及其异质性[4]
发展前景
可从个体患者体内构建活的、离体肿瘤的能力激发了人们对改善精准医疗的巨大热情。类器官在检测靶向药和免疫治疗的敏感性在未来还有极大的发挥空间和应用潜力。通过与高通量二代测序结合，个体化精准诊疗可以在检测分析患者个体疾病靶点突变情况和潜在突变靶点，建立特异性突变谱，并通过PDOs以模拟离体癌症行为，从而了解组织稳态和患者肿瘤发生过程中的突变过程，可将分子病理学整合到早期临床试验的决策过程中。
参考文献
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