一、什么是类器官
类器官(Organoid):是一种利用组织或胚胎干细胞(ESCs)/诱导多能干细胞(iPSCs)体外培养出的3D器官。它一种基于3D体外细胞培养系统建立的,与体内的来源组织或器官高度相似的一种模型。与体内分化的组织器官具有相似的生理反应,与来源组织具有极高的相似性。
2009年,荷兰科学家Hans Clevers教授最先提出类器官概念,他的研究组在《自然》杂志上发表文章”Single Lgr5 stemcells build crypt villus structuresin vitrowithout a mesenchymal niche“,报道了开创性的重要发现。成功地在体外培养出具有自我更新能力,保持肠道腺窝绒毛状结构的小鼠肠道类器官。
2017年,Clevers教授研究组完成了规模宏大的乳腺癌类器官项目,建立全球首个乳腺癌类器官库。
Nature Methods 杂志如此评价类器官技术:利用干细胞直接诱导生成三维组织模型,为人类生物学研究提供了强大的方法。
二、类器官功能
传统的2D细胞或组织培养通常被认为是细胞间单纯的物理接触,缺乏组织结构和复杂性。类器官与2D细胞培养相比具有更接近生理细胞组成和行为、更稳定的基因组、更适合于生物转染和高通量筛选等优势。而与动物模型(PDX)相比,类器官模型的操作更简单,还能用于研究疾病发生和发展等机理。
三、类器官在临床中的应用前景
2018年《自然》报道,美国加州索尔克生物研究所的Eiji Yoshihara等利用干细胞技术研制出了首个能够屏蔽免疫系统的人胰岛类器官。这些具有胰岛功能的细胞群移植到糖尿病小鼠体内后,能够长期稳定血糖,同时无需使用免疫抑制药物来克服移植产生的免疫排斥现象。
2020年新春伊始,一场突如其来的灾难-新冠肺炎病毒肆虐全球,新冠病毒感染机制研究迫在眉睫,类器官作为一种新型的感染模型也做出很大的贡献。2020年4月17日,赵冰、林鑫华团队应用人源类器官(Organoid)研究新冠病毒(SARS-CoV-2)感染和损伤肝脏的分子机制,为新冠病毒细胞嗜性、致病机制研究和后续药物研发提供重要工具,研究成果“Recapitulation of SARS-CoV-2 infection and cholangiocyte damage with human liver ductal organoids”在线发表于《蛋白质与细胞》(Protein & Cell),并于6月22日获《自然》新闻报道(Nature News)和首页图片重点展示(Homepage Image Highlight)。
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