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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)
類器官模型的應(yīng)用
千舍推薦WinSera類器官培養(yǎng)試劑盒
類器官培養(yǎng)基試劑盒
培養(yǎng)簡(jiǎn)單:培養(yǎng)基集成多種因子,無需添加其他因子和再優(yōu)化;
擴(kuò)增效率高:培養(yǎng)的類器官能夠快速增長(zhǎng);
維持穩(wěn)定傳代:維持至少3代以上擴(kuò)增,部分類器官每次傳代可實(shí)現(xiàn)10代以上擴(kuò)增;
好的性價(jià)效益比:按照GMP級(jí)別生產(chǎn)條件下制備,批次質(zhì)量穩(wěn)定,價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。