引言
2026年5月13日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所索广力、徐中娟团队（赵喆为第一作者）联合苏州大学附属第一医院周好团队，在 Nature 子刊 Nature Cell Biology 上发表了题为：
High‑throughput generation of patient‑derived cancer stem cells for precision medicine using a microwell‑chip platform 的研究论文。
该研究与南京凌芯生物公司合作，开发了一种基于微阵列芯片的微肿瘤球（MTS）标准化高通量制备及个性化药敏测试新技术，为精准医学提供了全新的功能性模型。
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研究背景：
Research Background
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研究亮点与独特优势：
Research Highlights
1）MTS源自临床肿瘤，可高通量富集功能性CSC，CSC是肿瘤发生、发展、复发、转移、耐药和异质性的核心源头，靶向CSC的治疗可以“擒贼先擒王”和“治标先治本”，是肿瘤（尤其是晚期耐药肿瘤）精准治疗的关键。
2）MTS具有明确均一的功能性，稳定维持CSC的自我更新和恶性增殖能力。
3）CSC异质性概括，大量单细胞起源的MTS概括了原肿瘤内CSC群体的异质性，保留了肿瘤核心癌细胞的个性化。
4）全程标准化，MTS形态均一、细胞组成稳定、具备早期克隆增殖能力；Matrigel-free的选择培养体系，和高可重复性的药敏测试。
5）可控肿瘤微环境构建，纯的MTS和明确的stromal或免疫细胞共培养体系，实现“简洁和明确”的细胞互作。
6）破解PDO“标准化”与“个性化”无法统一的瓶颈，从单CSC扩增（还原论）到CSC群体异质性模拟（系统论），仅需微量组织、8天即可实现真正临床可行的个性化用药指导。
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研究内容
Research Content
微阵列芯片包含超过15000个80μm孔径的微孔，每孔可容纳约100个解离后的肿瘤组织细胞，保证每孔内的CSC数量小于1个（乳腺癌的CSC占比<1%），通过5天Matrigel-free选择培养，诱导肿瘤干细胞增殖形成MTS（图1a, 1b，原文Fig. 1a, 1b）。
图1：MTS的制备流程及其临床恶性程度相关性
研究人员与南京凌芯生物公司合作研发的细胞芯片，以及凌芯生物研发的适配MTS富集和精选设备（HACS与Cytostar®），建立了一套完整的标准化MTS制备流程（图1c，原文Fig. 1c），可满足后续不同的实验需求（图1d, 1e, 原文Fig. 1f与Extended Data Fig. 1c）。在246例临床乳腺癌组织样本（包括58例穿刺样本），MTS的制备成功率高于90%，芯片上MTS成球率与肿瘤的恶性程度高度相关（图1f-1i，原文Fig. 1l-1o），这在脑胶质瘤等癌种中表现一致，暗示此类肿瘤组织中可能含有更高比例恶性增殖的CSC。经典的CSC成瘤频次实验和大量的体外体内细胞学实验证明了MTS细胞的CSC特征（图2，原文Fig. 2, Fig. 3）。单细胞RNA-Seq测序数据进一步证明了MTS由纯的癌细胞组成（占比98.78%），具有CSC/precursor特征，代表肿瘤发生早期的clonal growth/self-renewal，大量的MTSs概括了原肿瘤内CSC群体的有功能的异质性（图3，原文Fig. 4）。
图2：MTS细胞具有较强的肿瘤干性与肿瘤发生能力
图3：单细胞测序证明MTSs概括了原肿瘤内CSC群体的有功能的异质性
肿瘤类器官模型的均一性对于提高药物测试的可重复性以及准确预测个性化治疗反应至关重要。研究者将同一位患者来源的细胞进行Matrigel-PDOs与MTSs制备（图4a，原文Fig. 5a），并对同一模型内50个细胞球进行斯皮尔曼相似性分析，MTS组细胞球间的均一性明显高于Matrigel-PDOs组（图4c，4d，原文Fig. 5d, 5e），毫无意外地，基于MTS的药敏测试的重复性（Biological repeats，N=6； CV≈5%）远优于Matrigel-PDO（CV >20%）（图4b，原文Fig. 6c）。这些结果暗示，MTS模型可以将均一性与CSC异质性相统一，兼顾了对标准化制备和个性化模拟的苛刻追求。值得注意的是，传代7次的MTS（P7-MTS）虽细胞球间均一性进一步提升，但其CSC异质性显著降低（图4e–4g，原文Fig. 5f-5i），可能源于克隆优势扩张；这提示P7-MTS已偏离原始肿瘤的病理特征，不再适用于精准个性化药敏测试。但其稳定性与一致性使其更适合构建强调病人间异质性的MTS库，用于规模药筛。
图4：MTS具备良好的稳定性特征，是进行药敏测试的稳健模型
基于MTS模型，研究者开发了8天内的个性化药敏检测方法，初步建立了药物敏感性Cutoff值，和联合用药检测方法等（图5a-5c，原文Fig. 6a-6g）。研究中共预测了16例临床乳腺癌新辅助治疗效果，成功预测了15例，准确率约为93.8%，目前研究团队人员正在开展更大规模的临床疗效评估检测，初步结果显示MTS模型的临床疗效预测精准度大于90%（图5d，原文Fig. 8h）。
随着免疫治疗（如PD-1抗体）广泛应用，基于肿瘤类器官开展个性化免疫药敏测试已成必然。其核心在于构建可控、明确的免疫微环境。传统的PDO中肿瘤增殖功能不明确、缺乏功能性免疫细胞、模型均一性差，导致标准化困难、药敏结果误差大。为此，研究者开展概念验证：将均一MTS与同一患者CD8+ T细胞共培养，建立简洁、可重复和明确的免疫互作体系，并在此基础上稳定检测PD-1抗体对MTS的杀伤效应。（图5e-5j，原文Fig.6h-6m）。
图5：MTS模型可在体外评估临床患者的新辅助治疗效果并进行免疫药物有效性评估
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审稿人评价
Reviewer comments
The tumorsphere system described has potential advantages over other organoid based systems in that it is a more specific measure CSC which may drive treatment resistance and metastasis （该系统相较于其他PDO更具有潜在优势，因为它能更准确地评价驱动耐药和转移的CSC）；
The uniformity of MTS, preservation of heterogeneity, the high level functions in MTS consistent with clinical outcomes, with very small CV etc are convincing enough that the field finally has a model that performs robustly enough to be taken seriously in real life clinical applications routinely（该模型的均一性、异质性的保持、与临床结果的一致性已经足以令人信服，使得该领域终于拥有了一个在实际临床应用中足够稳健、足以被认真对待的模型）；
This study presents a novel, high-throughput platform that solves a major bottleneck in precision oncology: the rapid generation of uniform, functional tumour models from small biopsies.（本研究提出了一种全新的、高通量的平台，该平台解决了精准肿瘤学中的一个重大瓶颈问题：即通过小块组织快速生成均一且具有功能性的肿瘤模型）。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41556-026-01957-1
关于凌芯
南京凌芯⽣物由多位⽣物医药、免疫、遗传、医⼯、临床等领域海归科学家和企业家于2020年11⽉创⽴，公司总部位于南京国家级江北新区⽣物医药⾕，在苏州和北京设有区域研发中⼼和实验室。公司利⽤独有的单细胞芯⽚技术⾃动化平台为从事新药研发、伴随诊断及原料和精准医疗的⾏业客⼾提供研发及⽣产相关的⼀体化解决⽅案。
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