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最新进展,干细胞开启类器官新时代

发布时间:

2024-03-15

作为干细胞领域的重大突破之一,类器官技术备受医学科研领域的关注,技术问世至今短短13年,技术迅速发展,相关论文呈爆炸式增长,甚至被预测为下一个诺奖。

胎儿脑组织育出3D“迷你”类器官

据近日出版的《细胞》杂志报道,荷兰科学家利用人类胎儿脑组织开发出可在体外自组织的3D微型器官。这些实验室培养的类器官为研究大脑如何发育开辟了全新道路。它们还为研究包括脑瘤在内的脑发育相关疾病的发展和治疗提供了宝贵手段。

由人类胎儿脑组织制成的类器官可以模仿发育中的大脑结构。

图片来源:B. ARTEGIANI AND H. CLEVERS

此前,大脑类器官都是在实验室中培养出来的。现在,科学家直接从人类胎儿脑组织开发出了大脑类器官。新研究发现,使用小块胎儿脑组织而非单个细胞,对生成“迷你”大脑至关重要。这些小块的胎儿脑组织可自组织成有机体。

类器官的起源及发展

类器官是指利用干细胞进行体外三维培养而形成的细胞簇,包含其代表器官的一些关键特性。尽管类器官并不是真正意义上的人体器官,但能在结构和功能上模拟真实器官,能够最大程度地模拟体内组织结构及功能并能够长期稳定传代培养。

早在 20 世纪 80 年代,“organoid(类器官)”一词就已经被提出。

2009年,荷兰Hubrecht研究所Hans Clevers团队成功将Lgr5+肠道干细胞在体外培养成小肠类器官(small-intestinal organoids),具有小肠的隐窝和绒毛结构。

目前,干细胞已成功构建多种具有部分关键生理结构和功能的脏器类器官,其中包括视网膜、小肠、胃、大脑、肝脏、胰腺、肾脏、心脏等,不仅有正常器官组织类器官,还有相应肿瘤组织类器官。

不同种类类器官形貌图

类器官技术在基础研究和临床诊疗研究中拥有广阔的应用前景,包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、精准医学以及药物毒性和疗效测试。

全球首例类器官移植成功实施

早在2022年7月,日本东京医科齿科大学研究团队宣布实施了干细胞衍生类器官移植人体的临床研究,他们对一例难治性溃疡性大肠炎患者移植了使用患者自身健康的肠道黏膜干细胞培养的类器官。

这种再生医疗的尝试属于世界首创。

研究团队用内窥镜采集患者正常的大肠黏膜(包含干细胞等众多细胞),然后培养约1个月,构建了直径0.1~0.2毫米的“类器官”。

 

图源:共同社/东京医科齿科大学团队用大肠黏膜培养制作的细胞块的显微镜照片

随后研究者将“类器官”移植到患者大肠病患处,再覆盖上可在人体内降解的薄膜加以固定,力图用患者自身的组织来修复受损黏膜。整个过程无需进行开腹手术。

作为一项正式诞生至今仅13年的前沿技术,干细胞衍生类器官技术的广泛应用仍处于起步阶段,但已经展出了治疗顽疾的潜力。相信随着干细胞及类器官研究的不断深入和技术的不断成熟,干细胞衍生的类器官将在转化医学和临床个体化治疗上扮演越来越重要的角色。

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