类器官技术自问世以来，为疾病建模、药物筛选等研究提供了重要工具。然而，传统类器官缺少免疫细胞、血管网络和基质成分，难以真实反映体内复杂的细胞间相互作用。于是乎类器官共培养模型应运而生。本文熊叔将系统介绍类器官共培养到底是什么、常见搭配、构建方式及应用，话不多说直接开始~
类器官（Organoids）技术是利用干细胞或组织来源的细胞，在体外三维环境中构建出具有类似真实器官空间结构和部分生理功能的微型组织。那么类器官共培养，简单来说就是在类器官培养体系基础上，额外加入其他类型的细胞（如免疫细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞）或微生物（如特定菌群），使其与类器官本身在同一个培养体系中共同生长。
传统单一谱系的类器官由于缺乏体内复杂的基质网络和免疫屏障，存在明显的局限性即脱离真实生理环境。在真实的生理或肿瘤组织中，实质细胞被免疫细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞及细胞外基质所包围。缺乏这些非实质性成分，单纯类器官无法重现不同细胞群体之间的动态串扰（Dynamic Crosstalk），导致体外数据与体内真实情况存在偏差。于是乎，类器官共培养应运而生。
1. 类器官 + 免疫细胞
将肿瘤类器官与免疫细胞共培养是共培养模型目前应用的主流。 将患者来源的肿瘤类器官（PDOs）与T细胞、NK细胞或巨噬细胞等共培养，能够在体外模拟免疫系统与肿瘤的动态互作。这个模型是目前评估肿瘤免疫疗效的手段之一，比如在评估免疫检查点阻断疗法时，利用该模型能够检测PD-1抑制剂对肿瘤细胞活力的影响。此外，通过调整CAR-T细胞与肿瘤细胞的效靶比（E:T ratio），该共培养模型也被广泛用于高通量筛选和评估CAR-T细胞的体外浸润能力、增殖状态及细胞毒性杀伤效应。
2. 类器官 + 基质细胞
肿瘤微环境中的基质细胞，特别是肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）构成肿瘤微环境的大部分，是造成肿瘤耐药的关键因素。将类器官与CAFs共培养，可以模拟体内细胞外基质（如胶原蛋白和透明质酸）的沉积过程。致密的ECM会增加组织间质压，形成阻碍药物渗透的物理屏障。比如在胰腺癌共培养模型中，CAFs分泌的胶原蛋白显著阻碍了化疗药物吉西他滨的递送；而在乳腺癌模型中，CAFs的存在降低了靶向药物拉帕替尼和曲妥珠单抗在肿瘤内部的积累，从而导致靶向治疗逃逸。
3. 类器官 + 血管内皮细胞
随着体外类器官体积的增大，由于缺乏血液灌注，其核心区域常发生缺氧诱导的坏死，严重限制了组织的成熟与长期培养。通过引入内皮细胞（ECs）或过度表达血管转录因子（如ETV2），可以促使类器官内部形成微血管网络。血管化类器官不仅改善了氧气和营养物质的扩散，还被用于研究血管内皮生长因子（VEGF）的信号传导机制、肿瘤血管生成的病理过程，以及筛选抗血管生成的靶向药物。
4. 类器官 + 微生物
为了研究感染性疾病的致病机理和微生态失调，可以将特定的细菌（如大肠杆菌、沙门氏菌 、艰难梭菌）或病毒直接引入肠道、胃或呼吸道类器官体系中。该模型通常利用显微注射将微生物引入传统基底膜向外（Basal-out）类器官的封闭腔内。而近年来开发的顶端向外（Apical-out）类器官模型，允许上皮细胞的游离面直接暴露于悬浮的微生物环境中。这种共培养系统能够在生理氧浓度下模拟病原体定植、屏障破坏及黏膜免疫应答的过程。
目前随着组织工程学和生物材料的发展，类器官共培养的构建方式已演变出多种技术路线。根据细胞物理接触的程度和微环境的复杂性，主要可归纳为以下四种构建方式：
1. 基质胶直接混合共培养 (Direct Co-culture in Matrigel)
这是目前应用最广泛、操作最简便的方法。将培养好的实质类器官与非实质细胞（如免疫细胞或成纤维细胞）按特定比例消化混合，随后共同重悬于液态的基质胶（如 Matrigel 或 BME）中，待基质胶在37℃固化后，加入培养基进行三维培养。这种方式允许不同细胞群体发生直接的物理接触，能够最直观地模拟体内细胞间的相互识别、粘附以及细胞外基质的重塑过程。常用于肿瘤类器官与 CAR-T 细胞的共培养以评估特异性杀伤，或与成纤维细胞共培养以观察致密基质屏障的形成。
2. Transwell 间接共培养 (Indirect Co-culture)
利用带有微孔滤膜的 Transwell 小室将培养体系分隔为上、下两个独立的腔室。通常将含有类器官的基质胶滴置于一个腔室内，而将其他细胞（如血管内皮细胞或特定免疫细胞亚群）接种于另一个腔室。该方式物理隔离了不同类型的细胞，避免了直接接触，但微孔滤膜允许培养基中的趋化因子、细胞因子和代谢产物等可溶性分子自由穿透。主要用于探究细胞间的旁分泌信号传导机制，或用于检测趋化因子对特定免疫细胞的远距离招募能力。
3. 气液界面培养 (Air-Liquid Interface, ALI)
将原代组织块或含有类器官的凝胶直接置于多孔滤膜的上层。在培养过程中，吸去上层液态培养基，使类器官的顶端直接暴露于空气中，而其基底面则通过滤膜从下层培养基中吸取营养。 能够在体外创造独特的氧气梯度，这对于呼吸道和胃肠道类器官的极化至关重要。更重要的是，ALI 培养能够原位保留原代组织中的内源性免疫细胞（如肿瘤浸润淋巴细胞 TILs）和基质细胞，无需额外人为外源添加。
4. 微流控器官芯片 (Organ-on-a-chip)
这个就很高大上了，借助微机电系统技术，在由高分子聚合物（如 PDMS）制成的微型芯片上加工出微通道和独立腔室。将类器官与其他细胞分别培养在特定区域，并通过微流控泵系统实现流体的动态灌注。该模型能够控制流体剪切力，模拟体内的微血管循环，同时可以人为设定生化浓度梯度或生化拉伸力。主要用于构建动态的血管化类器官、多器官微生理系统（如肝-肠轴评估药物代谢），以及高通量药代动力学筛查。
