大量证据表明，乳腺癌干细胞（CSCs）驱动乳腺癌（BRC）的发生、进展、治疗耐药、复发和转移。评估针对患者来源的CSCs的药物疗效可推动精准肿瘤学的发展。然而，从小型临床样本中高通量分离功能性CSCs仍具挑战性。肿瘤球形成源于单个癌细胞的克隆扩增，是CSCs检测和富集的标准化体外方法。

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团队联合苏州大学附属第一医院周好团队合作在Nature Cell Biology 在线发表题为“High-throughput generation of patient-derived cancer stem cells for precision medicine using a microwell-chip platform”的研究论文。该研究展示了一种微孔细胞芯片培养平台，该平台能够从有限的BRC标本（如穿刺活检）中快速、高通量地生成均一的微型肿瘤球（MTSs），并在8天内实现功能性CSCs富集和个性化药物检测。

单细胞转录组学和有限稀释肿瘤起始实验证实，MTSs能够重现CSCs的功能性、均一性和异质性。在对16例BRC患者进行检测时，MTSs预测临床结局的准确率约为93.8%，凸显了其在个性化药物检测中的转化潜力。总体而言，该平台为CSCs靶向精准医学提供了强大的工具。

癌症干细胞（CSCs）是位于肿瘤层级顶端的一类罕见但至关重要的细胞亚群，驱动肿瘤的发生、进展、治疗抵抗、复发和转移。它们维持体内肿瘤发生并支持体外肿瘤类器官形成，维持肿瘤异质性和功能。大多数传统疗法作用于肿瘤主体细胞，但无法清除耐受应激的CSCs，从而导致复发。一项近期研究表明，在超过100种美国食品药品监督管理局批准的癌症药物中，那些对CSCs有效的药物与改善的临床结局相关。因此，基于患者来源的CSC药物检测代表了精准肿瘤学中一种有前景的策略。然而，当前的CSC模型面临关键局限性：细胞系来源的CSCs缺乏临床相关性；直接从临床标本中分离功能性CSCs在技术上具有难度；基于标志物的鉴定方法存在偏倚且不一致；对于大多数癌症，通用型CSC标志物仍不可用；并且体内肿瘤启动试验耗时且成本高昂。

肿瘤球来源于单个起始肿瘤细胞的克隆扩增，并模拟肿瘤发生的早期阶段。它们广泛用于体外CSC检测，以及基于低黏附培养条件下单个癌细胞的非锚定生长（失巢凋亡抵抗）进行富集。然而，从有限的临床标本中高通量生成均一的肿瘤球仍然具有挑战性。为解决这一问题，作者开发了一种微孔细胞芯片（MWC-chip）培养平台，用于从小体积乳腺癌（BRC）标本中高通量、快速地生成均一的微肿瘤球（MTSs）。

MWC-chip上的每个微孔设计容纳约100个解离的肿瘤细胞，确保每个微孔中≤1个CSC，基于CSCs占BRC肿瘤细胞的比例低于1%，并通过在不同微孔配置下计数MTS形成的体外有限稀释肿瘤启动试验（LDTIA）验证。该平台提供低黏附、无基质胶且选择性的培养条件，仅需50 mg BRC肿瘤组织，即可在5天内从每个MWC-chip中获得5,000–12,000个均一的、源自单个CSC的MTSs。因此，药物敏感性检测可在标本采集后8天内完成，从而在临床相关时间点实现及时、个性化的治疗决策。

图1.MWC芯片上MTS的生成与表征（摘自Nature Cell Biology ）

均一的MTSs改善了模型生成的标准化和药物检测的可重复性，再现了原发性BRC肿瘤中的CSC异质性，并在16例BRC患者中实现了93.8%的临床结局预测准确率（95%置信区间（CI）71.7–98.9%）。MWC-chip还能够实现均一MTSs与特定免疫细胞的可控共培养，用于免疫肿瘤学（IO）疗法评估，例如PD-1阻断抗体治疗。

总体而言，MWC-chip培养平台能够通过高通量生成均一MTSs，从小体积BRC肿瘤标本中快速富集功能性CSCs。大量的MTSs忠实再现了原发性BRC肿瘤中CSC的功能和异质性，为难治性CSCs的个性化药物检测提供了稳健的模型。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41556-026-01957-1