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“类器官”科学培养指南
更新时间:2023-03-24 点击量:519

过去的十年里,类器官技术是干细胞研究中最重要的进展之一。类器官为三维的细胞培养物,重现了所代表器官的一些关键细胞类型和结构特征。这些「迷你器官」提供了高度相关的组织建模,从而使科学家可在体外研究复杂的学术问题。

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自从肠类器官1 和脑类器官2 的文献发表以来,类器官技术应用于多种物种和组织,可从成体干细胞(ASCs)或多能干细胞(PSCs)衍生构建。 虽然每种细胞培养系统都不同,类器官通常具有多种器官特异性的细胞类型,可重现所代表器官的功能。在类器官培养中,干细胞(PSCs 或 ASCs)在模拟体内信号环境的信号因子环境下进行培养。干细胞在该环境下增殖并分化为代表器官的细胞类型。总体来说,类器官具有与体内环境类似的结构,如顶侧和底侧表面的极化现象(上皮类器官),细胞分层现象(脑类器官)或复杂区域的重建(如小鼠肠类器官的隐窝绒毛结构)。在上皮类器官中,培养物中具有活跃增殖的成体干细胞,可以通过传代对培养物进行长期维持培养和扩增。

类器官已快速且广泛的应用于多项应用中,包括基础研究、转化医学和工业用途。类器官技术的根本在于发育生物学,所以类器官对其所模拟的组织提供宝贵的发育信息,尤其是 PSC 衍生的类器官。由于类器官重现了体内的信号通路和细胞间的相互作用,是研究细胞生物学中的宝贵模型,包括研究组织再生机制、干细胞 niche 的维持培养以及细菌、病毒和其他组织来源细胞的相互作用。

 类器官具有其*的实验优势,它去除了动物模型可能引入的混淆变量,但与均一化的细胞培养物相,则提供更高度的复杂性。通过结合高水平的生理相关性与体外操作的便宜性,在许多情况下,类器官具有辅助或替代体外使用原代细胞或永生化细胞系和动物实验的潜力。另外,类器官在培养中具有高度基因稳定性,维持了来源组织的基因型与表型。因此,类器官可进行疾病建模,用于研究疾病机制和进展,以及预测患者对药物治疗的个体化反应。 类器官F法的持续发展为干细胞研究带来了改革。在很多实验室,类器官已经用于互补现有的建模,用于开展曾经无法研究的方向。类器官培养技术的发展和标准化会使得类器官的可及性更广泛地实现。
类器官模型与其他模型比较

目前主要应用临床药物筛选的模型主要分为2D细胞模型,3D类器官和人源性动物移植模型(PDX)。其中肿瘤药物筛选模型需要满足在短时间内出具药敏检测结果、药物筛查通量高、预测效果准确这三个方面,而类器官在这三方面对比其他药筛方法都显现出了强劲优势。

药筛模型对比(来源:中国网医疗频道)

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类器官模型的应用

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培养简单:培养基集成多种因子,无需添加其他因子和再优化;

扩增效率高:培养的类器官能够快速增长;

维持稳定传代:维持至少3代以上扩增,部分类器官每次传代可实现10代以上扩增;
好的性价效益比:按照GMP级别生产条件下制备,批次质量稳定,价格优势明显。