目前医学治疗技术正在从分子治疗转向细胞治疗，通过细胞治疗，将正常活细胞转移至患者体内，重建有正常功能的组织器官，或发挥免疫细胞肿瘤杀伤作用，从而达到治疗疾病的效果。

基于嵌合抗原受体（CARs）基因工程化的细胞治疗技术目前已成功运用于血液系统恶性肿瘤的治疗，并同时运用于实体瘤治疗的研究中。细胞治疗疗效取决于肿瘤细胞和周围肿瘤微环境，包括了ECM、Caf、血管内皮和免疫细胞，器官芯片技术可构建血管内皮系统、免疫微环境，并通过微流控技术实施一定的流体压力，实现更为仿真的疗效评价模型。

据最新研究报道，已有技术团队运用病人组织来源细胞构建肿瘤模型，模拟实体肿瘤和体内TME的3D结构，对3D肿瘤模型和特异性靶向肿瘤细胞上CEA的CAR-NKs的共培养物进行连续成像，揭示细胞免疫治疗的疗效，例如NK细胞毒性、NK浸润和肿瘤杀伤效果等，从而提供更为高效的细胞免疫治疗方案。宾夕法尼亚大学神经科学研究所的Hongjun Song教授团队发现，将构建成功的类胶质母细胞瘤类器官与CAR-T细胞共培养，存在EGFRvIII基因突变组中CAR-T细胞发生增殖，并发挥肿瘤杀伤效果，这些结果凸显出细胞治疗中运用类器官技术对异质性高的瘤种具有个性化的疗效预测作用。

2021年11月，国家药监局药审中心首次将类器官列入基因治疗及针对针对基因修饰细胞产品的指导原则当中。同时，国家CDE药理毒理部门将在《细胞和基因治疗产品的非临床评价研究-第二版》中，纳入类器官和器官芯片体外评价模型的撰写。