Abstract Immune cell-mediated killing of cancer cells in a solid tumor is prefaced by a multi-step infiltration cascade of invasion, directed migration, and cytotoxic activities. In particular, immune cells must invade and migrate through a series of different extracellular matrix (ECM) boundaries and domains before reaching and killing their target tumor cells. These infiltration events are a central challenge to the clinical success of CAR T cells against solid tumors. The current standard in vitro cell killing assays measure cell cytotoxicity in an obstacle-free, two-dimensional (2D) microenvironment, which precludes the study of 3D immune cell-ECM interactions. Here, we present a 3D combined infiltration/cytotoxicity assay based on an oil-in-water microtechnology. This assay measures stromal invasion following extravasation, migration through the stromal matrix, and invasion of the solid tumor in addition to cell killing. We compare this 3D cytotoxicity assay to the benchmark 2D assay through tumor assembloid cocultures with immune cells and engineered immune cells. This assay is amenable to an array of imaging techniques, which allows direct observation and quantification of each stage of infiltration in different immune and oncological contexts. We establish the 3D infiltration/cytotoxicity assay as an important tool for the mechanistic study of immune cell interactions with the tumor microenvironment. Graphical Abstract The 3D combined infiltration/cytotoxicity assay captures three important steps of immune cell infiltration into the solid tumor microenvironment: (1) circulating immune cells extravasate and invade the stromal matrix, (2) immune cells migrate through the stromal matrix to reach the tumor core, and (3) immune cells that successfully navigate the stroma must cross a basement membrane boundary secreted by the cancer cells to contact and kill the cancer cells within a solid tumor.

Abstract The fallopian tube has an essential role in several physiological and pathological processes from pregnancy to ovarian cancer. However, there are no biologically relevant models to study its pathophysiology. The state-of-the-art organoid model has been compared to two-dimensional tissue sections and molecularly assessed providing only cursory analyses of the model’s accuracy. We developed a novel multi-compartment organoid model of the human fallopian tube that was meticulously tuned to reflect the compartmentalization and heterogeneity of the tissue’s composition. We validated this organoid’s molecular expression patterns, cilia-driven transport function, and structural accuracy through a highly iterative platform wherein organoids are compared to a three-dimensional, single-cell resolution reference map of a healthy, transplantation-quality human fallopian tube. This organoid model was precision-engineered to match the human microanatomy. One sentence summary Tunable organoid modeling and CODA architectural quantification in tandem help design a tissue-validated organoid model.