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“類器官”科學(xué)培養(yǎng)指南

更新時(shí)間：2023-03-24　點(diǎn)擊量：917

過去的十年里，類器官技術(shù)是干細(xì)胞研究中最重要的進(jìn)展之一。類器官為三維的細(xì)胞培養(yǎng)物，重現(xiàn)了所代表器官的一些關(guān)鍵細(xì)胞類型和結(jié)構(gòu)特征。這些「迷你器官」提供了高度相關(guān)的組織建模，從而使科學(xué)家可在體外研究復(fù)雜的學(xué)術(shù)問題。

自從腸類器官1 和腦類器官2 的文獻(xiàn)發(fā)表以來，類器官技術(shù)應(yīng)用于多種物種和組織，可從成體干細(xì)胞（ASCs）或多能干細(xì)胞（PSCs）衍生構(gòu)建。雖然每種細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)都不同，類器官通常具有多種器官特異性的細(xì)胞類型，可重現(xiàn)所代表器官的功能。在類器官培養(yǎng)中，干細(xì)胞（PSCs 或 ASCs）在模擬體內(nèi)信號(hào)環(huán)境的信號(hào)因子環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)。干細(xì)胞在該環(huán)境下增殖并分化為代表器官的細(xì)胞類型?？傮w來說，類器官具有與體內(nèi)環(huán)境類似的結(jié)構(gòu)，如頂側(cè)和底側(cè)表面的極化現(xiàn)象（上皮類器官），細(xì)胞分層現(xiàn)象（腦類器官）或復(fù)雜區(qū)域的重建（如小鼠腸類器官的隱窩絨毛結(jié)構(gòu)）。在上皮類器官中，培養(yǎng)物中具有活躍增殖的成體干細(xì)胞，可以通過傳代對(duì)培養(yǎng)物進(jìn)行長(zhǎng)期維持培養(yǎng)和擴(kuò)增。

類器官已快速且廣泛的應(yīng)用于多項(xiàng)應(yīng)用中，包括基礎(chǔ)研究、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和工業(yè)用途。類器官技術(shù)的根本在于發(fā)育生物學(xué)，所以類器官對(duì)其所模擬的組織提供寶貴的發(fā)育信息，尤其是 PSC 衍生的類器官。由于類器官重現(xiàn)了體內(nèi)的信號(hào)通路和細(xì)胞間的相互作用，是研究細(xì)胞生物學(xué)中的寶貴模型，包括研究組織再生機(jī)制、干細(xì)胞 niche 的維持培養(yǎng)以及細(xì)菌、病毒和其他組織來源細(xì)胞的相互作用。

類器官具有其*的實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，它去除了動(dòng)物模型可能引入的混淆變量，但與均一化的細(xì)胞培養(yǎng)物相，則提供更高度的復(fù)雜性。通過結(jié)合高水平的生理相關(guān)性與體外操作的便宜性，在許多情況下，類器官具有輔助或替代體外使用原代細(xì)胞或永生化細(xì)胞系和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的潛力。另外，類器官在培養(yǎng)中具有高度基因穩(wěn)定性，維持了來源組織的基因型與表型。因此，類器官可進(jìn)行疾病建模，用于研究疾病機(jī)制和進(jìn)展，以及預(yù)測(cè)患者對(duì)藥物治療的個(gè)體化反應(yīng)。類器官F法的持續(xù)發(fā)展為干細(xì)胞研究帶來了改革。在很多實(shí)驗(yàn)室，類器官已經(jīng)用于互補(bǔ)現(xiàn)有的建模，用于開展曾經(jīng)無(wú)法研究的方向。類器官培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)使得類器官的可及性更廣泛地實(shí)現(xiàn)。
類器官模型與其他模型比較

目前主要應(yīng)用臨床藥物篩選的模型主要分為2D細(xì)胞模型，3D類器官和人源性動(dòng)物移植模型（PDX）。其中腫瘤藥物篩選模型需要滿足在短時(shí)間內(nèi)出具藥敏檢測(cè)結(jié)果、藥物篩查通量高、預(yù)測(cè)效果準(zhǔn)確這三個(gè)方面，而類器官在這三方面對(duì)比其他藥篩方法都顯現(xiàn)出了強(qiáng)勁優(yōu)勢(shì)。

藥篩模型對(duì)比（來源：中國(guó)網(wǎng)醫(yī)療頻道）

類器官對(duì)比.jpg