類器官——強(qiáng)大的三維模型，研究疾病的利器

類器官（Organoid）是一種利用成體干細(xì)胞、多能干細(xì)胞或組織祖細(xì)胞在體外培養(yǎng)形成的三維細(xì)胞培養(yǎng)物，可模擬真實(shí)器官的結(jié)構(gòu)與功能特征。其通過細(xì)胞外基質(zhì)和特定生長因子誘導(dǎo)細(xì)胞自組織分化，形成包含器官特異性細(xì)胞類型的空間結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于發(fā)育生物學(xué)、疾病建模、藥物篩選及再生醫(yī)學(xué)研究。

類器官發(fā)展

其實(shí)，3D 類器官培養(yǎng)是在上個(gè)世紀(jì)建立和發(fā)展起來的。早在 1907 年，第一次表明，分離的海綿細(xì)胞能夠自組織再生成整個(gè)生物體。2009 年，在腸道類器官培養(yǎng)系統(tǒng)中取得突破性進(jìn)展，開啟了類器官技術(shù)的發(fā)展“新紀(jì)元"。

目前，類器官技術(shù)在研究界的廣泛應(yīng)用雖然還處于起步階段，但是作為一種工具，且隨著類器官培養(yǎng)系統(tǒng)以及其實(shí)驗(yàn)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，類器官技術(shù)在各大研究領(lǐng)域都展現(xiàn)了極大的應(yīng)用潛力，包括發(fā)育生物學(xué)、疾病病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、再生機(jī)制、精準(zhǔn)醫(yī)療以及藥物毒性和藥效試驗(yàn)^[1]。

圖1 類器官培養(yǎng)物開發(fā)的時(shí)間表，

總結(jié)各種類器官技術(shù)建立的關(guān)鍵里程碑研究和突破^[2]。

【類器官比傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)物具有優(yōu)勢】

它們可以表現(xiàn)出接近生理的細(xì)胞組成和行為。許多類器官可以在培養(yǎng)中進(jìn)行廣泛的擴(kuò)增并保持基因組穩(wěn)定性，這使得它們適用于生物樣本庫和高通量篩選。與動(dòng)物模型相比，類器官可以降低實(shí)驗(yàn)復(fù)雜性，適用于實(shí)時(shí)成像技術(shù)，更重要的是，能夠研究人類發(fā)育和疾病方面，這些方面不容易或準(zhǔn)確地在動(dòng)物身上建模。

圖2 類器官培養(yǎng)與2D 細(xì)胞培養(yǎng)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的比較^[3]。

類器官培養(yǎng)

目前3D類器官培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)成功培養(yǎng)出大量具有部分關(guān)鍵生理結(jié)構(gòu)和功能的類組織器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦、前列腺和胰腺等^[4]。

圖3 從器官衍生類器官，可從器官產(chǎn)生的干細(xì)胞 （SC） 衍生的類器官的示意圖。成體干細(xì)胞 （AdSC） 是位于成人器官（例如肺、腦、肝、腸和腎）中的未分化細(xì)胞。在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下處理后，AdSC能夠在體外形成類器官^[5]。

【索萊寶正常組織類器官培養(yǎng)相關(guān)產(chǎn)品】

圖4 患者來源的類器官在癌癥研究中的應(yīng)用。患者來源的（癌癥）類器官已被用于生成“活的"類器官生物庫，這些生物樣本庫可以暴露于不同的藥物中進(jìn)行療效篩選和藥物發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證。類器官已進(jìn)一步用于通過分析突變特征、基因表達(dá)模式或蛋白質(zhì)組學(xué)來研究腫瘤間和腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性。通過將癌癥類器官移到小鼠體內(nèi)，可以測試腫瘤細(xì)胞的侵襲性和轉(zhuǎn)移的可能性^[6]。

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