類(lèi)器官技術(shù)的發(fā)展為臨床前治療策略的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了嶄新的途徑瓢谢。通過(guò)基于成體干細(xì)胞的類(lèi)器官培養(yǎng)技術(shù)，能夠獲得、并且在體外條件下可以長(zhǎng)期培養(yǎng)数初、接近生理狀態(tài)的3D培養(yǎng)物，為基礎(chǔ)科研和臨床轉(zhuǎn)化提供了一種非常靈活的工具梗顺。作為突破性前沿技術(shù)泡孩，類(lèi)器官在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用盡管處于起步階段，但是已經(jīng)展示出的潛力和價(jià)值使科研人員對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)的應(yīng)用充滿期待寺谤。本文將簡(jiǎn)要介紹類(lèi)器官技術(shù)的模型構(gòu)建和應(yīng)用方向仑鸥，希望能夠?yàn)閷?duì)這一前沿技術(shù)感興趣的老師提供參考。
什么是類(lèi)器官模型变屁？
類(lèi)器官（Organoids）是由干細(xì)胞在特定的體外培養(yǎng)條件下眼俊，通過(guò)自組織發(fā)育而來(lái)的能夠模擬體內(nèi)器官結(jié)構(gòu)和功能的三維結(jié)構(gòu)，包括了多種細(xì)胞類(lèi)型粟关。
類(lèi)器官技術(shù)方面的突破發(fā)生在2009年疮胖，荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Hans Clevers實(shí)驗(yàn)室率先發(fā)現(xiàn)成年小腸中存在的干細(xì)胞可以在體外增殖，并自組織成類(lèi)器官[1]闷板。
與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)相比澎灸，類(lèi)器官具有許多優(yōu)勢(shì)。例如遮晚，類(lèi)器官能夠展示接近生理狀態(tài)的細(xì)胞組成和生理功能性昭，許多類(lèi)器官可以在培養(yǎng)過(guò)程中經(jīng)歷多次增殖傳代并維持基因組穩(wěn)定性，具有這些特征的模型特別適合用來(lái)作為生物樣本庫(kù)和高通量篩選县遣。與動(dòng)物模型相比糜颠，類(lèi)器官模型可以降低實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，并且能夠應(yīng)用實(shí)時(shí)影像技術(shù)萧求。而且更重要的是其兴，動(dòng)物模型很難或不能精確模擬人類(lèi)發(fā)育和疾病的研究，而類(lèi)器官模型卻可以做到這一點(diǎn)饭聚。
如何構(gòu)建類(lèi)器官模型忌警？
類(lèi)器官技術(shù)的關(guān)鍵是獲得成體干細(xì)胞，然后在合適的培養(yǎng)條件下，重建來(lái)源組織的結(jié)構(gòu)和功能法绵。類(lèi)器官培養(yǎng)體系是構(gòu)建干細(xì)胞發(fā)育成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的組織所需要的微環(huán)境箕速。
類(lèi)器官可以用來(lái)自手術(shù)切除的實(shí)體樣本或穿刺樣本進(jìn)行構(gòu)建。對(duì)于實(shí)體組織朋譬，第一步是盡可能去除肌肉和脂肪等非上皮組織盐茎。然后，將原代組織用手術(shù)刀切割成小塊徙赢，再用酶來(lái)進(jìn)行消化字柠，從而將組織解離成單細(xì)胞懸液。下一步將單細(xì)胞懸液種植在3D細(xì)胞外基質(zhì)水凝膠上狡赐，如基底膜提取物（BME）窑业、Matrigel或Geltrex。種植之后枕屉，需要加入包含生長(zhǎng)因子的培養(yǎng)基來(lái)觸發(fā)干細(xì)胞的再生響應(yīng)常柄。不同組織來(lái)源的類(lèi)器官培養(yǎng)過(guò)程中需要的培養(yǎng)基成分是有差異的。
構(gòu)建類(lèi)器官模型之后搀擂，如何進(jìn)行評(píng)價(jià)西潘？
在構(gòu)建類(lèi)器官模型之后，需要通過(guò)一些方法哨颂，來(lái)比較構(gòu)建的類(lèi)器官和生理組織之間的相似性喷市。例如，在構(gòu)建小鼠腸道類(lèi)器官模型之后威恼，作者通過(guò)免疫熒光染色品姓、免疫組化、電子顯微鏡照片等手段檢測(cè)了類(lèi)器官中是否包含了腸道隱窩結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的細(xì)胞類(lèi)型沃测，例如腸上皮細(xì)胞缭黔、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞蒂破、以及腸內(nèi)分泌細(xì)胞馏谨。由此，可以說(shuō)明構(gòu)建的腸道類(lèi)器官能夠重現(xiàn)正常腸道組織包括的細(xì)胞多樣性附迷。
類(lèi)器官模型可以應(yīng)用在哪些研究方向惧互？
在很大程度上，類(lèi)器官應(yīng)該被視為一種目前正在快速發(fā)展中的模型系統(tǒng)喇伯，這一技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域已經(jīng)展示出巨大的發(fā)展?jié)摿袄堋Ｏ旅娼榻B一些類(lèi)器官已經(jīng)嶄露頭角的應(yīng)用領(lǐng)域。
（1）建立生物樣本庫(kù)稻据。例如艾猜，近期一項(xiàng)研究建立了胃癌的生物樣本庫(kù)。胃癌是一種異質(zhì)性的疾病，其特點(diǎn)是包括多種組織和分子亞型匆赃，例如微衛(wèi)星不穩(wěn)定（microsatellite instability, MSI）淤毛、EB病毒、腸染色體不穩(wěn)定（CIN）算柳、彌散型等低淡。腫瘤類(lèi)器官的生物樣本庫(kù)作為一種體外細(xì)胞模型，利用測(cè)序技術(shù)可以獲得非常接近體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的基因組特征瞬项，通過(guò)結(jié)合基因組測(cè)序數(shù)據(jù)和組織形態(tài)可以鑒定出各類(lèi)腫瘤亞型蔗蹋。
（2）研究疾病發(fā)生的機(jī)制。例如囱淋，分別取正常組織猪杭、潰瘍性結(jié)腸炎非炎癥區(qū)域與炎癥區(qū)域的組織、以及結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤組織來(lái)構(gòu)建類(lèi)器官模型绎橘，通過(guò)對(duì)單克隆類(lèi)器官的全外顯子測(cè)序和靶向測(cè)序胁孙，揭示了潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病過(guò)程中積累的體細(xì)胞突變唠倦。
（3）預(yù)測(cè)藥物敏感性称鳞。將從病人獲取的腫瘤組織構(gòu)建類(lèi)器官模型之后，用治療腫瘤的藥物進(jìn)行處理稠鼻，可以預(yù)測(cè)特定病人的腫瘤對(duì)藥物是否敏感冈止。通過(guò)類(lèi)器官模型對(duì)藥物處理的響應(yīng)可以指導(dǎo)臨床用藥。
（4）再生醫(yī)學(xué)與器官修復(fù)候齿。小腸是吸收營(yíng)養(yǎng)的主要器官熙暴，大規(guī)模切除小腸會(huì)導(dǎo)致短腸綜合征（short bowel syndrome，SBS）慌盯，這是一種嚴(yán)重的吸收障礙周霉，以腹瀉、脫水和體質(zhì)量減輕為特征亚皂。近期一項(xiàng)研究將構(gòu)建的人回腸類(lèi)器官移植到短腸綜合征大鼠模型中俱箱，移植后的類(lèi)器官能夠生成一個(gè)高度血管化且具備功能的小腸化結(jié)腸，不僅包含脈管系統(tǒng)和神經(jīng)支配灭必、絨毛結(jié)構(gòu)和乳糜管在內(nèi)的完整的小腸結(jié)構(gòu)狞谱，而且具有吸收膽固醇的生理功能。
