综述：肿瘤类器官的多技术分层整合框架：从基因工程到功能性数字孪生

《Journal of Translational Medicine》：Next-generation tumor organoids: a functional integration framework for advancing precision oncology

摘要

肿瘤类器官是三维（3D）、自组织的培养物，已成为癌症研究和转化医学中的核心实验平台。其价值在于保留遗传异质性、重现患者特异性表型，并支持功能性药物敏感性测试。然而，传统类器官仍存在局限性：它们对肿瘤微环境（TME）的重建较差，对空间异质性和动态生理特性的捕捉不完整，且仍缺乏临床标准化。最近在基因编辑、免疫和基质共培养、单细胞和空间多组学、3D 生物打印以及器官芯片系统方面的进展，现在为突破这些瓶颈提供了途径。然而，大多数文献对此的处理较为零散，每次只将类器官与一种技术配对，很少阐明连接它们的逻辑。本综述提出了一种功能整合框架，将这些技术组织为四个分层能力：基因工程层、细胞生态层、空间与架构层以及动态系统层。我们展示了每一层如何使类器官更接近体内肿瘤的真实复杂性，然后利用该框架讨论其在机制性癌症研究、药物发现、免疫疗法建模和精准临床决策支持中的应用。最后，我们批判性地审视了临床转化证据、关键瓶颈和前景，并引入了具有前瞻性的“功能性数字孪生”概念。