类器官周报 | 血管化类器官在癌症研究中的应用

摘要：2025年3月26日，哈佛大学刘嘉等人在《Nature Protocols》发表文章，介绍了“赛博格类器官”技术。该技术将可拉伸纳米电子学器件与三维类器官无缝集成，实现了对类器官发育过程中电生理学活动的长期、稳定、高分辨率监测，突破了传统方法的局限性。

研究进展|“赛博格”类器官技术：电生理学监测的新突破

研究进展|星形胶质细胞条件培养基促进神经类器官分化和成熟

研究进展|阿霉素化疗对乳腺癌类器官的影响

研究进展|血管化类器官在癌症研究中的应用

研究进展|扁桃体类器官模型揭示流感疫苗免疫反应机制

“赛博格”类器官技术：电生理学监测的新突破

2025年3月26日，哈佛大学刘嘉等人在《Nature Protocols》发表文章，介绍了“赛博格类器官”技术。该技术将可拉伸纳米电子学器件与三维类器官无缝集成，实现了对类器官发育过程中电生理学活动的长期、稳定、高分辨率监测，突破了传统方法的局限性。

研究展示了从纳米电子学器件的设计与制备，到与类器官整合，再到长期电生理学测量及数据分析的全过程。这些器件具有低填充率、亚微米厚度和高可拉伸性，与生物组织兼容。通过定制腔室封装和阻抗测量验证，确保了其在细胞培养中的稳定性。

赛博格类器官的制备包括从hiPSCs或hESCs分化为特定前体细胞，再与纳米电子学器件结合。其数据处理流程包括信号预处理、尖峰检测、特征提取和聚类分析，能够识别单个细胞的电活动模式。结合人工智能的闭环控制系统可实现类器官功能的动态调节和优化。

赛博格类器官技术为研究器官发育、疾病机制和药物筛选提供了新工具，但目前仍面临类器官生成的异质性和数据处理复杂性等挑战。未来需要进一步优化技术，提高其稳定性和可重复性，并探索其在更多领域的应用潜力。

星形胶质细胞条件培养基促进神经类器官分化和成熟

2025年3月18日，清华大学深圳国际研究生院马少华团队在《Nature Communications》发表研究，发现星形胶质细胞条件培养基（ACM）能显著增强神经培养物的分化和成熟。

研究显示，ACM可提升2D神经元和3D脑类器官（MACMOs）的成熟度，表现为皮质层增厚、深层神经元增多，以及神经网络功能改善。免疫荧光和电生理检测表明，ACM加速了神经元分化和功能成熟。单细胞RNA测序发现，ACM改变了星形胶质细胞和祖细胞的转录组特征，脂质代谢相关途径显著富集。脂滴积累在神经培养物中起到保护作用，促进神经元分化。

不同物种的ACM分析显示，人源和鼠源ACM均能促进神经发育，但鼠源ACM效果更显著，表现为更多脂滴生成和更高比例的成熟神经元。这表明ACM在促进神经成熟方面具有稳定性，且不同物种在脂质介导的神经成熟机制中存在相似性和差异性。

该研究揭示了星形胶质细胞分泌物在神经分化和成熟中的关键作用，为加速神经元成熟提供了新方法，也为理解人脑发育提供了新视角。未来研究需进一步探索ACM中生物活性分子的作用机制及不同物种星形胶质细胞对人脑发育的影响。

阿霉素化疗对乳腺癌类器官的影响

2025年3月4日，德国研究团队在《PNAS》发表研究，利用单细胞模板链测序（Strand-seq）技术和核小体占有率（NO）分析，研究了多柔比星（阿霉素）在HER2阳性乳腺癌类器官模型中诱导的基因组结构变异。

研究分析了459个单细胞的基因组数据，发现阿霉素显著增加了大尺度染色体重排的频率，包括复杂结构变异（SVs）、大片段缺失和重复。实验系统从三转基因小鼠中提取乳腺细胞，在3D环境中培养，通过强力霉素诱导致癌基因过表达形成肿瘤状态，阿霉素处理后进行单细胞测序。结果显示，阿霉素处理导致复杂结构变异、大片段缺失和重复等基因组改变显著增加。

阿霉素处理后，结构变异和姐妹染色单体交换（SCEs）频率显著增加，表明阿霉素治疗导致广泛的基因组不稳定性。所有三种主要乳腺细胞类型（基底细胞、腔上皮祖细胞和成熟腔上皮细胞）对阿霉素诱导的DNA损伤表现出相似的敏感性。利用scNOVA工具分析发现，阿霉素处理后基因组改变与核小体占位率变化相关，影响了与乳腺癌进展相关的多个关键通路，包括MAPK、催产素、钙信号和化学因子信号。

本研究通过单细胞多组学技术，揭示了阿霉素在HER2阳性乳腺癌类器官模型中诱导的基因组结构变异和核小体占有率变化，强调了化疗药物对基因组的广泛影响，并为优化癌症治疗策略提供了新的视角。

血管化类器官在癌症研究中的应用

2025年3月5日，格拉茨理工大学团队在《Clinical and Translational Medicine》发表综述，探讨了肿瘤学中的血管化类器官技术。这种技术优于传统二维培养和动物模型，能更好地模拟肿瘤微环境，为癌症研究提供了更精准的工具。

研究介绍了多种构建血管化类器官的方法，包括实验室芯片（LoC）设备、3D细胞培养、悬滴法和生物学宿主整合。这些方法通过模拟体内动态环境和创建人工血管网络，增强了类器官的血管化和功能。支架材料的选择和多孔性设计对类器官的发育至关重要，生物打印技术则进一步提升了构建复杂3D结构的能力。

血管化类器官为研究肿瘤细胞与血管生成的相互作用提供了重要平台，能够密切复制体内过程，促进细胞增殖和癌细胞迁移。它们还成为评估药物疗效和耐药性的重要工具，其3D结构更接近临床结果。总之，血管化类器官是癌症研究中的创新工具，为模拟体内肿瘤微环境、探索肿瘤生长机制和开发创新治疗策略提供了新的可能性。

扁桃体类器官模型揭示流感疫苗免疫反应机制

2025年2月，加利福尼亚大学Lisa E. Wagar团队在《Cell Stem Cell》发表研究，利用人扁桃体类器官体外培养系统，分析了不同流感疫苗处理后的免疫细胞组成和抗体反应。研究发现，扁桃体细胞异质性与年龄无关，且不同疫苗引发独特的免疫特征。其中，Th1细胞数量增加是灭活流感疫苗（IIVs）中和抗体反应的预测指标。

研究人员从100名健康个体中收集样本，发现基线组织组成存在显著异质性，流感特异性B细胞比例随年龄增加，但异质性与年龄无关。在疫苗处理实验中，减毒活疫苗（LAIVs）和野生型病毒诱导更强的Th1分化和B细胞激活，表现出更强的中和抗体反应和广谱性。而灭活疫苗（IIVs）主要诱导Th2表型，但能有效区分反应者和不反应者。

研究还发现，CD138+浆母细胞与LAIV的强反应相关，而生发中心B细胞比例与IIV的强反应相关。机器学习分析显示，反应者群体中富集流感特异性B细胞亚型、Th1细胞和记忆CD8 T细胞，并分泌Th1相关细胞因子。研究结果揭示了Th1细胞通过细胞因子推动B细胞分化，增强抗体反应的机制。

该研究通过免疫类器官模型，为理解不同流感疫苗的免疫反应机制提供了新视角，为疫苗研发提供了有效的模型和思路。