什么是類(lèi)器官？類(lèi)器官是指利用干細(xì)胞或其他細(xì)胞來(lái)源，通過(guò)體外培養(yǎng)技術(shù)，形成具有特定組織或器官結(jié)構(gòu)和功能的三維細(xì)胞群體。它可以模擬人體組織或器官的發(fā)育過(guò)程，并具備相應(yīng)的生理功能，如分泌、排泄、吸收等。類(lèi)器官作為一種三維的微器官模型，在結(jié)構(gòu)與功能上與來(lái)源組織和器官高度相似，為醫(yī)學(xué)研究和臨床診療帶來(lái)了新的機(jī)遇。

類(lèi)器官的起源

類(lèi)器官的起源可以追溯至20世紀(jì)初。1907 年，美國(guó)科學(xué)家威爾遜發(fā)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械分離的海綿細(xì)胞可以重新聚集，并自組織成為新的具有正常功能的海綿有機(jī)體，為類(lèi)器官技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2009 年，荷蘭 Clevers 團(tuán)隊(duì)成功培養(yǎng)出三維腸組織類(lèi)器官模型，開(kāi)創(chuàng)了類(lèi)器官研究的時(shí)代。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，類(lèi)器官在藥物開(kāi)發(fā)和精準(zhǔn)治療中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在藥物篩選方面，類(lèi)器官可以與高通量篩選技術(shù)相結(jié)合，快速篩選出具有潛在治療作用的候選藥物，同時(shí)可以評(píng)估藥物的療效和毒性，減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的使用。在疾病建模方面，類(lèi)器官可以模擬各種疾病的狀態(tài)，用于研究疾病的機(jī)制和治療方法，還可以用于研究疾病的個(gè)體差異，并開(kāi)發(fā)個(gè)性化的治療方法。

類(lèi)器官研究進(jìn)展

1. 技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新：

培養(yǎng)條件的改進(jìn)：研究人員不斷優(yōu)化培養(yǎng)基配方、添加生長(zhǎng)因子和小分子化合物等，以更好地模擬體內(nèi)微環(huán)境，促進(jìn)類(lèi)器官的生長(zhǎng)和分化。例如，通過(guò)調(diào)整培養(yǎng)條件，使類(lèi)器官的細(xì)胞組成更加多樣化，結(jié)構(gòu)和功能更接近真實(shí)器官。2023 年，Meier 等通過(guò)人多能干細(xì)胞構(gòu)建了包含心外膜的心臟類(lèi)器官，可模擬人類(lèi)心臟發(fā)育、疾病和再生的過(guò)程；西湖大學(xué)蔡尚團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了生理結(jié)構(gòu)更完善、穩(wěn)定性更高的小鼠乳腺類(lèi)器官。

血管化技術(shù)的發(fā)展：血管對(duì)于類(lèi)器官的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和正常功能維持至關(guān)重要。過(guò)去，缺乏血管化結(jié)構(gòu)是類(lèi)器官研究的一個(gè)難題。近年來(lái)，研究人員在構(gòu)建具有血管樣結(jié)構(gòu)的類(lèi)器官方面取得了突破。例如，2019 年耶魯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用表達(dá)人類(lèi) ETV2 的胚胎干細(xì)胞成功構(gòu)建了具有血管樣結(jié)構(gòu)的腦皮質(zhì)類(lèi)器官，該類(lèi)器官具有類(lèi)血腦屏障結(jié)構(gòu)，為解決腦類(lèi)器官及其他類(lèi)器官的血管化問(wèn)題提供了思路。

免疫微環(huán)境的構(gòu)建：為了更真實(shí)地模擬體內(nèi)環(huán)境，研究人員致力于在類(lèi)器官中引入免疫細(xì)胞，構(gòu)建免疫微環(huán)境。2023 年，有研究將來(lái)源于多能干細(xì)胞的人類(lèi)腸道類(lèi)器官移植到具有人源化免疫系統(tǒng)小鼠的腎囊中，成功建立了具有功能性人體免疫組織的模型；還有研究通過(guò)培養(yǎng)多能干細(xì)胞衍生的人結(jié)腸類(lèi)器官，共同發(fā)育出多種免疫細(xì)胞群，為研究炎癥性腸病等疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制提供了重要模型。

2. 疾病建模與病理研究：

遺傳疾病建模：類(lèi)器官可以從攜帶特定基因突變的患者身上獲取干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，從而準(zhǔn)確地模擬遺傳疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。例如，2024 年斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用攜帶導(dǎo)致 Timothy 綜合征突變基因的人干細(xì)胞，培養(yǎng)出大腦類(lèi)器官，用于研究該疾病的病理機(jī)制和潛在治療方法1。

癌癥研究：腫瘤類(lèi)器官可以保留原發(fā)腫瘤的異質(zhì)性和患者之間的異質(zhì)性，為癌癥的發(fā)病機(jī)理研究、藥物篩選和個(gè)性化治療提供了良好的模型。研究人員可以通過(guò)對(duì)腫瘤類(lèi)器官的分析，了解腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、耐藥等特性，為癌癥的治療提供新的思路和靶點(diǎn)。

感染性疾病研究：類(lèi)器官可以用于研究病毒、細(xì)菌等病原體對(duì)人體器官的感染過(guò)程和機(jī)制。例如，之前的研究發(fā)現(xiàn) SARS-CoV-2 可以感染人腦類(lèi)器官中的神經(jīng)元，為研究新冠病毒對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響提供了模型。

3. 藥物研發(fā)與篩選：

藥物有效性篩選：類(lèi)器官可以作為藥物篩選的平臺(tái)，快速評(píng)估藥物對(duì)不同器官的作用效果。與傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)模型和動(dòng)物模型相比，類(lèi)器官更能反映人體器官的生理特性，提高藥物篩選的準(zhǔn)確性和效率。例如，利用肝類(lèi)器官可以篩選對(duì)肝臟有保護(hù)作用或可能引起肝損傷的藥物。

藥物毒性測(cè)試：通過(guò)類(lèi)器官可以檢測(cè)藥物對(duì)人體器官的毒性作用，為藥物的安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。研究人員可以觀(guān)察藥物對(duì)類(lèi)器官的結(jié)構(gòu)、功能和細(xì)胞活性的影響，預(yù)測(cè)藥物在人體中的潛在毒性。

4. 再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用：

組織修復(fù)和再生：類(lèi)器官技術(shù)為組織修復(fù)和再生提供了新的途徑。研究人員可以將體外培養(yǎng)的類(lèi)器官移植到受損的器官部位，促進(jìn)組織的修復(fù)和再生。例如，2021 年英國(guó)劍橋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)膽管類(lèi)器官可以修復(fù)受損的人類(lèi)肝臟。

器官移植的潛在來(lái)源：未來(lái)，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化類(lèi)器官的培養(yǎng)技術(shù)和功能，有望將其作為器官移植的潛在來(lái)源。但是，目前類(lèi)器官的尺寸和功能還不能完全滿(mǎn)足器官移植的要求，這方面的研究仍處于探索階段。

類(lèi)器官培養(yǎng)相關(guān)細(xì)胞因子

細(xì)胞因子在類(lèi)器官中發(fā)展具有重要作用，例如FGF家族細(xì)胞因子結(jié)合靶細(xì)胞上的高親和力受體，進(jìn)而激活激酶和轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，會(huì)導(dǎo)致有絲分裂發(fā)生、分化、遷移、血管生成和傷口愈合等。在胃類(lèi)器官中，R-Spondin 1、Wnt-3a、EGF、Noggin 等細(xì)胞因子則對(duì)胃類(lèi)器官、腸道類(lèi)器官、肝類(lèi)器官等多種類(lèi)器官均發(fā)揮著重要作用。

憑借著豐富的細(xì)胞因子研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，逐典生物能夠提供一系列與類(lèi)器官體外培養(yǎng)緊密相關(guān)的高品質(zhì)細(xì)胞因子，其中包括 Wnt-3a、R-Spondin 1、EGF、Noggin、FGF-7 以及 FGF-10 等多種因子。這些細(xì)胞因子為類(lèi)器官的生長(zhǎng)、分化以及功能維持強(qiáng)勢(shì)助力，提供堅(jiān)實(shí)可靠的支持。

逐典類(lèi)器官細(xì)胞因子特點(diǎn)

數(shù)據(jù)展示