在過去幾十年中，干細胞生物學的進展導致在體外創造了一類新的3D細胞樣細胞，稱為類器官，因為它們的空間形態與原始器官相似。利用該技術從體外培養的腫瘤組織中形成的腫瘤類有機物在很大程度上保留了腫瘤細胞在體內的生物學特性，具有成本低、操作簡單等優點，彌補了傳統腫瘤實驗模型的缺陷。
1、腫瘤發生發展機制
腫瘤是一種多病因、多階段的疾病，從發生發展到轉移和耐藥是一個相互關聯的過程。因此，如何建立不同階段的腫瘤模型，對于研究其發生發展機制具有重要意義。BOJ等人使用小鼠上皮內腫瘤胰腺組織進行體外培養，然后將這些器官移植回小鼠體內，這可以充分模擬胰腺癌的侵襲和進展過程。
2、腫瘤和干細胞
干細胞的嚴密調節機制對維持組織器官功能和防止腫瘤的形成具有重要意義，而干細胞的異常增殖可能是腫瘤形成的關鍵事件。BROUTIER等人在肝癌類器官的培養中發現了一種現象，即低分化肝癌衍生器官的成功率接近100%，但沒有人成功培養出高分化肝癌。這可能表明低分化腫瘤具有更強的干細胞，腫瘤器官的培養依賴于腫瘤干細胞的干細胞。
3、個性化藥物篩選和個性化藥物
腫瘤的高度異質性是癌癥研究和治療的瓶頸，也是提供個性化腫瘤藥物的原因之一。這種異質性不僅體現在不同的患者身上，同一患者的原發灶與轉移灶之間、不同轉移灶之間，甚至不同腫瘤部位和不同時間的同一病變可能有明顯的差異。傳統腫瘤細胞系由于其培養條件簡單，易于體外擴增，常被用于大規模藥物篩選。然而，腫瘤的異質性和體內其他重要特征在培養過程中常常丟失。然而，動物模型移植成功率低、培養周期長、成本高，難以用于大規模的個體化藥物篩選。
隨著腫瘤研究的深入，腫瘤的復雜性使得這些模型的弊端日益暴露。單層細胞培養缺乏體內不同的細胞類型、空間組織和整體微環境，甚至對干細胞培養產生不利影響。類器官芯片以微型結構為特征，高通量和高靈敏度的特點。Emulate Bio所提供的開放靈活的器官芯片平臺，它已應用于許多生物學領域，如開發或疾病模型構建、藥物開發、免疫反應治療、微生物感染等。在過去幾十年中，干細胞生物學的進展為具有類器官形態的細胞創造了一種新的體外培養技術。