患者的肿瘤细胞对治疗的反应受到许多因素的影响，包括遗传改变、肿瘤微环境和肿瘤内异质性。这使得确定最佳治疗方案变得极其困难，在不断增加的候选药物和最近开发的癌症治疗方案中。除了这些挑战之外，还有诊断后必须做出治疗决定的有限时间——通常在两周或更短的时间内。
现有的致癌模型存在不足，不适合临床应用。病人来源的肿瘤细胞系在继代培养时发生了变化，使得它们作为肿瘤模型不准确，而从异种移植物(将病人肿瘤细胞注射到免疫缺陷小鼠体内)建立的模型保留了它们的特征，但生产耗时且成本高昂。患者来源的类器官，即肿瘤组织的微型化3D版本，在继代培养过程中失去了患者的肿瘤微环境，而及时生产这些类器官用于临床决策仍然是无法实现的。
这些挑战已经在一个多组织的合作努力中得到解决，包括来自Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)和杜克大学的科学家，由TIBI首席科学官和教授沈西玲博士领导。
正如他们最近发表在《细胞干细胞》杂志上的概述，该团队开发了一种基于液滴的微流体技术，可以在一小时内从癌症患者的活组织切片中生产微有机球(MOS)。患者的肿瘤细胞、免疫细胞和结缔组织细胞迅速形成微型肿瘤，在数千个MOS中保留原有的微环境，可用于检测许多药物条件。对不同癌变来源的MOS的测试表明，保留了细胞的遗传图谱，以及原始肿瘤组织的基因和免疫抑制标志物的表达。
利用MOS对转移性结直肠癌患者的小队列进行初步试验，并与一组候选治疗药物进行筛选。将药敏结果与实际临床治疗结果进行比较，两者几乎完全相关。更重要的是，MOS可以从少量的细胞中产生，通常从活检中收集，整个MOS的生成和药物筛选过程需要不到两周的时间。
在随后的一系列优雅的实验中，研究人员开发了检测MOS对免疫疗法反应的方法。他们成功地证明了双特异性抗体能够调动原微环境中的常驻免疫细胞来攻击肿瘤细胞，这是免疫治疗筛选领域的一个前所未有的成就。在另一系列实验中，科学家们测试了他们的MOS与联合免疫疗法的效果，并能够证明预测的反应和多种治疗方案的优化。
他们还能够观察到激活的t细胞有效地渗透到MOS，并随后杀死MOS肿瘤细胞;这种t细胞浸润是可以实现的，因为MOS液滴的小尺寸和大表面积体积比模拟了组织内的自然扩散极限，使用传统模型无法获得。
研究小组的发现对临床有巨大的影响。尽管发展癌症治疗模式存在诸多困难，但他们的工作满足了许多需求。他们的方法从有限的活检组织中及时、廉价地生产出精确的肿瘤模型，为药物和免疫疗法的各种测试途径打开了大门。MOS生产的自动化确保了重现性，这是FDA的要求。
TIBI的董事兼首席执行官Ali Khademhosseini博士说:“这里开发的技术是实体肿瘤疾病和个性化医疗的生理建模的突破性进展。”“它肯定会对临床产生非常重要的影响。”
