将肿瘤组织和原有微环境一起培养
2018 年，美国斯坦福大学（Stanford University）等团队在 Cell 报告一种患者肿瘤类器官培养方法。与主要扩增肿瘤上皮的培养方式相比，气液界面培养将肿瘤组织片段嵌入胶原，保留原有的部分免疫和非免疫间质细胞，以研究局部免疫治疗反应。
研究建立来自 100 份患者肿瘤标本、覆盖 14 类组织和 28 种肿瘤亚型的培养物。完成首次传代并培养满 1 个月的总体成功率为 73%；15 个增殖较快的培养物接受冻存恢复测试，12 个恢复生长。较长培养和反复传代有时会改变组织形态。
组织学和分子检测显示，部分模型保留肿瘤结构、驱动基因改变及间质成分。成纤维细胞、T、B 细胞、自然杀伤细胞（natural killer cells，NK 细胞）和巨噬细胞可在早期培养中检出，但各类细胞的保留程度不同。肺癌培养物有时出现成纤维细胞过度生长，也需要处理这一问题。
单细胞检测比较原肿瘤与类器官的免疫组成
团队将单细胞转录组与 T 细胞受体（T cell receptor，TCR）测序结合，比较新鲜肿瘤和对应培养物。透明细胞肾癌的配对样本显示，多种免疫细胞仍然存在，原肿瘤中的主要 TCR 克隆在类器官中也可检出。
分析进一步涉及 4 名肾癌患者及肺癌配对样本。部分扩增克隆集中于带耗竭特征的 T 细胞；高通量检测可覆盖较低频率克隆。这些结果为后续功能测试提供了细胞组成依据。
免疫成分会随时间减少。白细胞介素 2（interleukin-2，IL-2）能延缓 T 细胞下降，但本研究的培养条件仍难将其保留超过 60 天；其他间质细胞也在 1–2 个月内逐渐流失。方法因此更适合早期短时药物功能测试。
20 个患者模型接受 7 天纳武利尤单抗测试
人源药物活化实验另建 20 个独立手术标本模型，包括 9 个非小细胞肺癌、8 个透明细胞肾癌和 3 个黑色素瘤。模型接受纳武利尤单抗或 IgG4 对照 7 天，再分选 CD3 阳性肿瘤浸润淋巴细胞，检测 IFNG、PRF1 和 GZMB。
20 个模型中，6 个至少有一项活化或细胞毒相关转录指标升高超过 5 倍，其中肺癌 3/9、肾癌 2/8、黑色素瘤 1/3。6 个活化响应模型中，5 个的 CD8 T 细胞增加超过 35%；14 个未响应模型中有 2 个出现相同程度增加。
活化反应与 PD-L1 免疫组化的对应较弱，只有 GZMB 相关达到统计学显著性，相关系数为 0.51。反应与模型中的 T 细胞 PD-1 表达频率有关，却未与 CD4/CD8 比例或 T 细胞总频率相关。
独立杀伤实验检验功能，临床配对仍待建立
肿瘤杀伤另用 10 个新模型，包括 5 个肾癌、3 个肺癌、1 个膀胱尿路上皮癌和 1 个黑色素瘤。实验在抗 CD3、抗 CD28 刺激下比较纳武利尤单抗与 IgG4，2/10 模型出现抗 PD-1 相关的肿瘤细胞死亡，分别来自肾癌和膀胱癌。
新鲜培养物已有不同程度基础坏死，肿瘤杀伤、T 细胞扩增和转录活化由各自指标评价。小鼠来源模型还验证了抗 PD-1 或 PD-L1 对抗原特异性 T 细胞的作用，但动物模型和上述人源样本是独立实验。
患者标本来自以治愈为目的的手术，并未与同一患者接受免疫治疗后的疗效配对。研究实际验证了局部肿瘤微环境中的体外免疫药物反应，进一步预测患者疗效仍需前瞻性临床关联研究。