01类器官在新药研发中的应用
长期以来，药物研发过程低效、缓慢且昂贵。由于当前临床前模型并不能准确预测人体反应，在异质性和免疫微环境等方面表现欠佳，使得临床前和实际临床效果无明确相关性。患者来源类器官是一种新型的3D体外系统，保留了患者体内组织的形态学、基因组和病理生理学特征，并且具有相似的药理学特征和治疗反应，同时可进行大规模高通量筛选，能够大幅缩短临床前与临床试验的周期，降低新药开发成本，为新药研发提供最优质的平台。
02基于肿瘤类器官的化合物筛选
新药开发是一个复杂的过程，从先导化合物的发现到临床，通常需要十年甚至更久。传统的化合物筛选主要依赖于2D细胞模型，但2D细胞模型在进行药效评估方面存在一定的局限性。患者来源的肿瘤类器官作为研究肿瘤的新型工具，在保留肿瘤原有的生物学特征之外，还能够稳定的传代，因此在抗肿瘤药物的化合物筛选与开发中存在得天独厚的优势。
案例：使用类器官模型筛选中药小分子
在14例食管鳞癌类器官中筛选苦参提取物中具有抗肿瘤活性的中药小分子。A. 食管鳞癌原组织及类器官HE染色。B. 食管鳞癌类器官给药前后明场图。C. 将苦参提取物中的活性成分加入类器官中进行高通量药物敏感性筛选。D. 筛选出3种苦参提取物中的中药小分子，苦参醇E(Kushenol E)、槐黄烷酮G(Sophora flavescens)、苦参碱(Kwakis碱)Kurarinone)，分别对14例食管鳞癌类器官进行活性检测后绘制小提琴图(Violin Plot)。比例尺：100 μm。
03药物ADME及毒性评价模型
肠类器官模型
肠上皮是药物吸收和代谢的重要部位，对药物的口服生物利用度起着至关重要的作用。肠上皮细胞的转运过程和代谢与全身代谢状态相互关联，代表了多种疾病的潜在起源点和治疗靶点。肠道类器官模型克服了目前使用的体外模型的局限性，可用于研究分子运输的空间分辨率、个体间差异和高通量筛选。
肠类器官免疫荧光染色
A. 免疫荧光染色显示肠类器官构建的单层肠粘膜屏障中存在肠上皮细胞(E-cad)及潘氏细胞(Lyz)。比例尺：50 μm。B. TEER检测药物A、B对单层肠粘膜屏障的损伤作用。
肾类器官模型
肾脏是药物重要的代谢消除器官，其中肾小管是葡萄糖和水重吸收以及部分药物分泌排泄的部位，在药物致肾损伤和药物相互作用的研究中具有极其重要的地位。目前利用肾类器官已证明了一系列药物如顺铂、庆大霉素、他克莫司等的肾小管细胞毒性，未来在新药的临床前实验阶段，肾类器官可以作为更精准的肾脏毒性检测模型。
肾类器官模型的培养及鉴定
A. 肾类器官明场图。B. 肾类器官免疫荧光染色示肾小管上皮细胞(Na+k+ATPase) 及细胞核(DAPI)。C. 药物A、B的肾毒性检测结果。比例尺：100 μm。
肝类器官模型
肝类器官是一种模拟肝脏细胞形态与功能的体外模型，该模型较2D培养模型具有显著优势，可更准确地评价药物代谢及肝毒性。
使用肝类器官进行药物毒性评价
A-B. 肝类器官中加入DMSO(A)或联苯胺(B)后第5天明场图，箭头显示生长不佳的肝类器官。C-D. 肝类器官中加入DMSO(C)或联苯胺(D)后第5天HE染色图。E-F. 肝类器官中加入DMSO(E)或联苯胺(F)后免疫荧光染色计数HNF4A阳性细胞比例。结果显示联苯胺显著增加肝类器官HNF4A表达，提示肝再生能力显著下降。