Nature子刊类器官入门级综述:研究现状 · 难题 · 前沿技术

B站影视 内地电影 2025-09-24 12:05 3

摘要:2022年12月,新加坡国立大学Hanry Yu、爱荷华州立大学Qun Wang和中国科学院大学Yi Zeng团队在Nature Reviews Methods Primers(IF=56)杂志发表题为“Organoids”的综述文章。

2022年12月,新加坡国立大学Hanry Yu、爱荷华州立大学Qun Wang和中国科学院大学Yi Zeng团队在Nature Reviews Methods Primers(IF=56)杂志发表题为“Organoids”的综述文章。

类器官是基于细胞的简单组织工程体外模型,能够重现相应体内组织的复杂结构和功能。

迄今为止,已有许多类器官培养和应用的报道。本入门指南将介绍类器官构建的关键策略与标准,并指出其应用中的挑战与未来发展方向。

类器官是由干细胞在体外自我组织形成的三维微型组织,能在一定程度上模拟真实器官的功能和结构。

相比传统的平面细胞培养和动物实验,类器官能更贴近人体本身的特性,也更便于实验操作,因此被广泛应用于药物开发、个性化医疗和疾病研究等领域。

但类器官也并非完美,比如细胞种类可能不够丰富,结构发育不稳定,而且通常缺乏血管、免疫等重要组成部分。

本文将主要介绍构建类器官时需要考虑的核心因素,如细胞来源、添加因子、基质材料和物理环境等(图1),并讨论了目前存在的问题以及未来的发展方向。

图1 类器官工程的组成部分。基于类器官的培养物的建立需要考虑构成类器官培养物的主要成分(细胞、可溶性因子和基质、物理线索)以及这些成分的成功整合。ASC,成体干细胞;CSC、癌症干细胞;ECM,细胞外基质;FGF,成纤维细胞生长因子;iPSC,诱导多能干细胞;OoC,类器官芯片;TDC,组织来源的细胞。

1. 实验

1.1 细胞来源

在建立类器官时,起始的细胞来源非常关键,其不仅影响最终形成的组织结构是否稳定,还会影响功能是否接近真实器官。有很多器官的类器官可以通过诱导多能干细胞(iPSC)、成人或胎儿组织中的干细胞、祖细胞,甚至已分化的细胞来生成。

不同来源的细胞需要不同的处理方法。酶解是最常见的方法,相比之下,机械方法更快更经济,但细胞活性可能不如酶解效果稳定,很多时候两种方法会结合使用。

以小肠类器官为例(图2a),先将肠道剪成小段,通过化学处理去除细胞间的连接,然后提取肠隐窝中的干细胞并植入类Matrigel的三维基质中,让它们自然发育形成类器官。

图2. 程序流程图。类器官可以由组织来源的细胞(TDC)或诱导多能干细胞(iPSC)产生。a,为了从TDC生成类器官,需要从人类或动物(例如肠道和胃)获得组织样本。打开、洗涤肠道组织样品,切成小片段(2-4 mm),以增加酶消化或进一步机械解离的表面积,以分离单个肠道干细胞或隐窝。经过几轮洗涤和纯化后,收获的干细胞或隐窝将用于接种和生成类器官培养物以进行扩增。

对于iPSC,通常需要先建立和验证细胞系,然后在特定条件下大量扩增。一般以细胞团的形式培养,以保持细胞间的接触,提高存活率。体外培养时也可以通过轻刮的方法处理不规则细胞团(图2b)。

图2 程序流程图。类器官可以由组织来源的细胞(TDC)或诱导多能干细胞(iPSC)产生。b,为了使用基因工程从iPSC生成类器官,iPSC在饲养细胞或确定的细胞外基质(ECM)底物上作为未分化克隆群进行维护和扩增,以聚集到胚状体中。通常iPSC以细胞聚集体的形式收获,从而保持细胞间接触并产生具有更高活力的细胞群。这些聚集体通过胚层规格进一步诱导,形成内胚层球体、中胚层圆顶和神经外胚层基质,用于其他应用。

肿瘤类器官的建立方法类似。可以从手术组织、穿刺活检或体液中提取肿瘤细胞。有些肿瘤细胞数量少,还需要先在动物体内扩增(异种移植)再用于培养。

样本中的红细胞污染也可能影响类器官生长和基质稳定,因此通常需要用裂解方法清除血细胞。

1.2 基质

在细胞分离后,常用的做法是将细胞包埋到类似Matrigel这样的天然基质中,或使用胶原蛋白等天然细胞外基质(ECM)材料,也可以选择合成水凝胶。

Matrigel的成分类似于基底膜,富含层粘连蛋白、IV型胶原蛋白、蛋白多糖等。比如在培养肠道类器官时,先将肠隐窝细胞悬浮在冰冷的Matrigel中,然后滴加到温热的培养板上,形成一个半球形的细胞-基质结构,之后再添加培养液让其生长。

尽管Matrigel目前广泛使用,但它成分复杂且不稳定,缺乏可控性,因此也有人尝试使用成分明确的替代材料,如人源重组胶原蛋白、纤维蛋白或各种合成水凝胶。

合成水凝胶能单独调节其物理和化学属性,比如控制刚度、粘弹性、细胞粘附信号等,从而精准影响类器官的形态和功能。

除了将细胞直接嵌入基质中,也可以先让细胞自己聚集成细胞团,然后再植入。这些细胞团可以来源于单个细胞或原始组织结构(如肠隐窝),形成类器官的“起点”。

最简单的细胞团聚集方法是使用超低附着力的培养皿,让细胞无法附着在皿底,促进它们自己粘在一起。离心可以加速这一过程。还可以使用微孔板控制每个细胞团的大小与形状,或通过悬滴法让细胞在液滴底部聚集。

最近也有研究用微流控技术来更精准地聚集细胞,甚至能在每个孔里生成一个类器官,或进行高通量的细胞分析,如单细胞RNA测序。例如,用微图案化的Laminin-512支撑人多能干细胞在Matrigel中形成管腔样结构,并分化成类似人类神经管的结构。

1.3 可溶性因子

类器官培养的基础来自我们对发育生物学的理解,尤其是体内细胞如何在特定时间和空间中接收到来自周围环境的信号。为了在体外模拟这一过程,研究人员通常会往培养基中加入各种可溶性因子,比如生长因子(蛋白质)或小分子药物,这些物质可以控制细胞分化的方向。

在培养类器官时,什么时候添加、在哪些区域提供这些信号也很重要,尤其是在诱导iPSC形成复杂器官时,这种时空调控至关重要。

还有一些先进的纳米技术,如利用纳米结构(纳米柱、纳米凹坑、纳米通道等)制造出更接近天然基底膜的环境,让类器官在三维空间内更好地生长。

再如,微流控芯片系统也可用来模拟微小的生理环境,精细控制营养、气体或信号因子的分布。例如,有研究开发出一种神经管微流控装置,可以在类器官中形成对立的生长因子梯度,从而模仿神经系统的自然发育过程。

1.4 物理环境的调控

除了化学信号,物理因素对类器官的生长也很重要。比如,随着类器官逐渐长大,细胞对营养的需求增加,但营养和代谢废物的扩散效率却会变差,容易导致中心区域缺氧、坏死。

这在肠道类器官和大脑类器官中尤为明显。大脑类器官如果太大,中间区域就容易因为营养供不上而出现死亡。

为了解决这个问题,研究人员采用了多种方式,比如:定期打碎再培养:像肠道类器官会被切成小块,再重新种植,以保证营养能充分渗透;使用搅拌培养系统:比如震荡培养、旋转生物反应器等,这些装置可以让营养物质流动得更好,同时带走废物;使用微流控芯片:这种迷你培养系统可以持续为类器官提供养分、带走代谢物,有助于类器官长期稳定生长。

除了营养供应,材料的表面结构也会影响细胞行为。细胞在不同凹凸纹理的表面上,会发生形态、排列上的变化,这些物理信号同样会影响干细胞的分化方向。

要让类器官更贴近真实器官,不仅要给对的信号,还要在对的环境里养它——包括流动、温度、氧气甚至培养皿表面的结构。

1.5 整合信号

最初的类器官培养依赖于细胞的自我组织能力,但如今,科研人员更倾向于将多种生理相关的信号整合起来,从而更精准地控制类器官的生长和形态发育。

以肠道类器官为例:研究人员先从肠道组织中分离出带有LGR标记的干细胞,然后将它们种在模拟天然基底膜的Matrigel中,再加入合适的生长因子。这样大部分干细胞都能成功生长成类器官。

除了微环境调控,更先进的工程技术也被引入类器官研究3D生物打印用生物墨水把细胞精确打印成特定结构,模仿真实器官的构造。器官芯片这种微型装置内有微流控通道,可以同时培养多个类器官,并模拟体内的血液流动和器官间交流。

2. 结果

评估培养的类器官是否能够重现人体组织或器官的关键特征至关重要。对这些类器官的表征通常通过评估其细胞组成、结构、功能和表型的稳健性来进行。本节将结合代表性案例,讨论常用的分析方法。

2.1 类器官的组成与结构

类器官的生成过程包括细胞的聚集、增殖、迁移以及逐步分化。在判断类器官是否成功建立时,首先需要确认其中是否包含了目标组织所需的细胞类型,以及这些细胞在功能和结构上是否接近体内真实组织。

研究人员通常采用多种方法进行评估。最常见的做法是检测特定的标志基因,比如用RT-qPCR快速检测细胞类型相关的转录因子或分化标志物;为了进一步了解蛋白质水平上的变化,还会使用Western blot方法分析蛋白表达量、降解情况及其是否参与特定信号通路。

此外,为了观察类器官中不同细胞的空间分布,常用免疫荧光或免疫组化方法对切片或整个类器官进行染色。为了更全面地分析类器官的细胞构成,也可以使用单细胞RNA测序技术,从基因表达水平上识别每一个细胞的身份,并将这些细胞与体内来源组织进行对比,以评估相似程度。

除了细胞类型和功能,类器官的结构形态也是评估成功与否的重要依据。以胰岛类器官为例,应能观察到球状结构以及细胞内部存在的激素囊泡;对于乳腺类器官,应出现类似体内的分支上皮结构;肠道类器官则应发育出类似隐窝的腺体结构。

总的来说,判断类器官是否成功,需要结合细胞成分结构特征以及功能表现等多方面指标进行综合评估。这些手段共同帮助科研人员判断类器官是否真正具备模拟体内组织的能力。

2.2 类器官的功能

评价类器官的功能重点在于判断其是否具备接近体内组织的生理功能。这不仅包括是否生成了成熟的细胞类型,是否形成了血管或神经网络,还包括对外界刺激的反应能力、细胞间信号传递效率、以及是否能有效分泌细胞因子或激素等功能指标。

为了验证这些功能,类器官通常需要与新鲜分离的真实组织进行比较。表1列出了评估类器官结构和功能的各种表征方法(长按图片可翻译)。

表1

胰岛类器官

以小鼠胰岛类器官为例,讨论各种表征和验证方法(图3)。研究者通常会检测四种内分泌细胞类型的形成情况,即β细胞、α细胞、δ细胞和PP细胞,它们分别分泌胰岛素、胰高血糖素、生长抑素和胰多肽。这些激素可通过免疫染色观察

为了进一步验证β细胞的成熟程度,还会使用透射电镜(TEM)观察细胞内胰岛素分泌颗粒的超微结构。对β细胞是否能响应葡萄糖刺激,一种常见方法是进行胰岛素或C肽释放实验,检测在高低糖交替条件下的分泌水平。

此外,由于胰岛素释放与钙信号有关,还可通过成像手段追踪钙信号变化。类器官的功能也可以通过体内实验进一步确认,比如将其移植至糖尿病小鼠中,若能恢复血糖和体重,说明其具有生理活性。

图3 胰岛类器官验证分析的代表性结果。A,培养第7天胰岛类器官。Aa,在Matrigel中生长的类器官呈球形。Ab,高倍率下这些类器官被内皮细胞(EC)包围(箭头)。Ac,类器官被分散酶从Matrigel中释放后的视图。B,通过免疫荧光或免疫组化染色验证细胞类型和激素分泌水平。胰岛素(Ins;β细胞)、胰高血糖素(Gcg;α细胞)、生长抑素(Sst;δ细胞)和胰腺多肽(Ppy;PP细胞)可以在成熟的类器官中检测到。C,通过长时间培养总共30天诱导的成熟类器官的形态:类器官被复杂的EC网络(Ca和Cb)包围,由Cd31(内皮标记;红色)和DAPI(核;蓝色)染色(Cc)显示。D,对一些关键转录因子和分化标志物进行实时定量PCR分析。E,体外胰岛类器官功能验证。将类器官与低浓度(2 mM)和高浓度(20 mM)葡萄糖依次孵育三轮,然后进行C肽ELISA和钙成像。F,分泌类器官的C肽测定的ELISA结果。培养基中C肽浓度的升高对高葡萄糖刺激有急剧的反应。G,钙信号痕量成像强度曲线,表明类器官对葡萄糖做出急性反应的能力。H,体内胰岛类器官功能验证。

肠道类器官

功能验证的重点在于其是否具备经典的隐窝–绒毛状结构,这种分化形态反映了肠道类器官是否具有适当的分化等级和组织复杂度。

Lgr5是肠道干细胞的重要标志,其表达可通过实时定量PCR或利用Lgr5-荧光报告系统进行可视化检测。

类器官中的多种分化细胞类型可通过特异性标志蛋白染色加以识别,例如潘氏细胞可染色溶菌酶(lysozyme),肠上皮吸收细胞可染色绒毛蛋白(villin),杯状细胞则表达黏蛋白2(Mucin 2),肠内分泌细胞可用chromogranin A标记。各细胞类型还可利用TEM根据其亚细胞特征进一步区分。

功能方面,成熟杯状细胞应能分泌黏液,形成一层相对厚实的粘液层,这一结构可通过Alcian blue或Periodic acid–Schiff染色显现出,作为功能成熟的间接标志。

肝脏类器官

主要包括来源于肝细胞或胆管细胞的两种类型。其验证手段包括细胞扩增能力(通过传代周期和增殖率衡量)、特异性标志物表达检测(如肝细胞的ALB、HNF4A、MRP4,胆管细胞的KRT19、KRT7、SOX9)以及干细胞标志如LGR5表达情况。

分子层面的验证可通过RT-qPCR和scRNA-seq完成,蛋白水平检测多使用免疫荧光染色。

在功能性方面,肝脏类器官应表现出白蛋白分泌、低密度脂蛋白(LDL)摄取、PAS染色、胆汁酸分泌以及CYP3A4等肝酶的活性。这些指标可通过ELISA、比色法等化学分析方法实现。

同时,类器官的超微结构也常通过TEM进行评估,以确认其形态是否与真实肝细胞或胆管细胞一致。最终功能验证可通过在FRG免疫缺陷小鼠体内进行类器官移植实验,观察其是否能在体内存活、整合并行使肝脏功能。

肿瘤类器官

肿瘤类器官的验证则更为复杂,需确保其保留原始肿瘤的基因组、转录组、形态和功能特征。

首先应对类器官和原始肿瘤在组织学和免疫组化层面进行比较,确认其在组织结构和蛋白表达谱上的一致性。转录组方面通常采用RNA-seq评估其整体表达模式,已在多种肿瘤类型中应用验证,包括膀胱癌和食管癌等。基因组方面,则需分析是否保留了关键的突变和拷贝数变异(CNV),以判断其遗传稳定性。

已有研究显示,类器官与原始肿瘤在突变和CNV方面高度一致,但长期培养后会出现遗传漂移,例如肝癌类器官在培养超过4个月后,其与肿瘤原组织的突变一致性从92%下降至80%,说明持续培养可能影响其代表性。

此外,由于肿瘤内存在空间异质性,来自不同区域的样本构建的类器官可能仅代表局部克隆,因此部分差异也可能归因于原始样本的取样偏倚。

在长时间传代过程中,类器官可能因培养条件而选择出某些特定克隆,导致克隆多样性下降。研究已发现,即使多数主干突变可在类器官中长期保留,但部分亚克隆突变可能逐步丢失或新增,这种变化已通过靶向测序或全外显子组测序加以证实。

因此,在进行药物筛选或功能研究前,需定期进行类器官的分子验证以确认其模型可靠性(图4)。

此外,患者肿瘤组织来源的类器官中,正常组织细胞污染也是一个需要重视的问题,可通过组织学、免疫染色或测序手段检测是否存在非肿瘤成分,从而提高模型的准确性和实用性。

图4 癌症类器官的典型特征:肝癌亚型。a,从患者样本和类器官培养物中分离细胞,以及组织分离和处理示意图。b,肝癌样本的组织学分析。c,特异性标记基因表达分析,包括AFP(肝细胞/肝细胞癌标志物;红色)和EpCAM(导管/胆管癌标志物;绿色)的免疫荧光染色。d,类器官传代生长和分裂曲线,点代表分裂时间点,箭头代表连续扩增。e,将异种移植物移植到免疫缺陷小鼠体内。f,分析癌症类器官的遗传变化及其与原始肿瘤样本中突变的一致性。g,吉西他滨治疗的半数最大抑制浓度(IC50)曲线显示类器官对药物敏感。

3. 数据分析

3.1 图像处理和分析

常见的软件包括ImageJ/Fiji、CellProfiler等,它们被广泛用于图像的预处理、定量分析和可视化。例如,在一定培养周期内类器官形成的数量、面积或体积可用于衡量类器官的生长能力,而通过细胞计数可进一步估算细胞的增殖速率。

在肠道类器官体系中,如芽突形成比率等形态学特征也是功能成熟度的重要参数,因此其定量评价同样不可或缺。此外,不同组织类型类器官中成熟标志物的平均荧光强度或归一化强度可用于评估类器官的成熟水平。

对于细胞行为的动态分析,长期活细胞成像结合自动追踪算法可实现细胞谱系追踪,对类器官发育过程中的细胞迁移、分化路径等提供信息支持。

在多组学数据分析方面,研究者常借助在线资源进行通路富集分析和数据可视化,生成热图等揭示类器官的分化状态和发育轨迹。常用的软件包括Profiler、GSEA、Cytoscape以及EnrichmentMap,这些工具广泛用于生物分子相互作用网络构建、通路富集分析以及可视化表达模式的呈现,帮助解析类器官中的转录调控机制与信号通路。

3.2 表型的数据分析分类

随着图像采集自动化和数据处理的机器学习方法日益成熟,类器官的高通量、多维度表型分析变得更加高效与一致。

近年来,ilastik、OrganoidTracer和Phindr3D等软件被陆续开发,这些工具大多可作为Fiji或CellProfiler的插件,极大地降低了对专业计算背景的依赖,使得非程序员也能在较短时间内完成大规模图像数据的处理与分析。

这类软件通常具备图像分割、目标分类、形态特征提取、荧光强度定量、细胞计数与轨迹追踪等功能,适用于数百张图像的批量分析。

4. 应用

类器官作为一种基于细胞的工程模型,能够重现目标生理结构和功能,在基础研究和临床应用中都展现出巨大的潜力。下面总结了一些类器官应用案例。

4.1 组织再生

来源于组织的类器官在再生医学中展现出成为可移植材料的潜力。研究表明,小鼠来源的肠道、肝脏和胰腺类器官可成功移植至体内,并实现功能恢复。

例如,从小鼠肝脏分离的肝细胞可生成肝类器官,并成功移植至患有代谢缺陷的模型鼠体内,在移除保护性药物治疗后仍能显著延长生存期,移植成功率可高达80%

在糖尿病小鼠模型中,利用人工细胞外基质培养的胰岛类器官可恢复胰岛功能,逆转高血糖状态。

人来源的肝类器官可由EpCAM阳性的胆管细胞构建,并能成功移植至免疫缺陷小鼠的急性肝损伤模型中。

胰腺类器官也可由高ALDH活性的干细胞衍生,具备产生胰岛素的潜力,尽管目前尚未有明确的体内移植成功证据。

肠类器官可融合形成类似体内结构的管状组织,且在可调控降解性的人工基质中可构建更复杂的肠道类器官。

尽管类器官在临床再生医学中的应用仍需克服多个挑战,已有研究建立了标准化的培养与制造流程,为后续临床转化奠定基础。

4.2 药物开发

近年来,针对类器官的快速和高通量筛选技术已得到显著优化,包括通过更合理的微孔板设计和接种方式实现效率提升。

有研究对来源于卵巢或腹膜肿瘤的类器官进行了大规模酪氨酸激酶抑制剂筛选,在术后一周内即可获得个体化的药物敏感性图谱。

类器官平台还可用于从结构相似的候选药物中筛选出高效药物,或分析联合用药的协同作用。此外,利用来自肿瘤邻近正常组织的细胞构建的健康类器官,可作为对照以验证肿瘤特异性药效。

类器官还可应用于免疫治疗药物的筛选,如嵌合抗原受体(CAR)免疫细胞筛库和免疫检查点抑制剂评估,在包含免疫细胞的类器官模型中可实现更接近体内环境的药效评价。

4.3 生物标志物研究

类器官能够维持来源组织的基因组特征,这使其成为连接基因突变与药物反应的有力工具。

在一项研究中,通过对胃癌类器官进行药物筛选,发现带有ARID1A突变的样本对ATR抑制剂敏感,从功能角度验证了先前被认为难以靶向的突变类型的治疗可能性。

4.4 精准医疗应用

个体化肿瘤治疗已成为当前癌症治疗的重要方向。尽管精准医疗通常依赖于肿瘤的基因组信息,但多个临床研究发现,只有少部分患者具备可直接匹配特定治疗方案的“可操作性突变”。

例如,在一项大规模的精准医学临床试验中,只有约37%的患者检测到可用于靶向治疗的变异,且整体治疗反应率较低。在某些临床试验中,基因组指导下的治疗与传统化疗相比并无显著优势。

相比之下,功能性精准医疗通过直接测试肿瘤对药物的反应,无需依赖对肿瘤分子特征的预先了解。

类器官因其构建简便、与原组织高度相似、实验操作性强,已广泛用于多种肿瘤中药物筛选,包括分子特征尚不清晰的罕见癌种。

在某病例中,利用来源于病人异种移植模型的乳腺癌类器官筛选出艾瑞布林作为有效药物,并显著延长了无进展生存期,显示出类器官在临床个体化治疗中的潜力。

4.5 异种移植材料来源

类器官越来越多地被用作异种移植实验的种子材料。通过CRISPR-Cas9技术对人肠类器官进行多基因突变编辑后,可将其植入免疫缺陷小鼠肾被膜下方,结果显示仅携带一到两个突变的类器官无法成瘤,而包含四到五个关键突变的类器官具备肿瘤形成能力。

来源于患者的类器官也可用于构建异种移植模型,验证其肿瘤形成能力,并在组织学上再现原发肿瘤的特征。

例如,来自结直肠癌转移灶的类器官比来源于原发肿瘤的类器官更具侵袭性。在脑胶质母细胞瘤研究中,来源于类器官的细胞形成的异种移植瘤呈现与原发瘤类似的浸润性生长模式。

此外,来源于膀胱癌的类器官移植后仍保持原有表型。

4.6 感染性疾病研究

类器官已广泛用于宿主-病原体相互作用的研究。来自肠道、肝脏、肺、口腔黏膜和胃等组织的类器官均可与细菌、病毒和寄生虫共培养。

在肠道类器官中,分化的肠上皮细胞对轮状病毒感染更为敏感,且感染后类器官出现腔体膨胀,这是轮状病毒性腹泻的典型表现。

肝类器官可作为平台进行抗病毒药物筛选,例如鉴定出可抑制轮状病毒复制的小分子药物和抗体。

类器官还可用于研究致癌病原体的致瘤机制,例如幽门螺杆菌感染可激活胃类器官中β-连环蛋白通路促进细胞增殖。

新冠病毒流行以来,多项研究使用肺、肠道等类器官模型探讨其感染机制。研究发现,新冠病毒倾向感染杯状细胞而非纤毛细胞,且敲除病毒受体相关蛋白或使用抑制剂可显著降低病毒感染效率。

4.7 常见与罕见疾病机制研究

类器官在研究多种常见与罕见疾病的机制方面具有重要价值。囊性纤维化是一种由CFTR基因突变引起的多器官疾病,目前批准的靶向药物仅覆盖部分突变类型。

研究已建立多种来源的囊性纤维化类器官模型,包括结肠、肝胆、直肠、呼吸道和小肠,广泛用于疾病机制研究和个体化药物反应评估。

利用CFTR激动剂福斯可林可诱导类器官腔体膨胀,且该指标与患者的临床治疗反应密切相关。此外,基于CRISPR-Cas9的基因编辑策略也被用于修复突变CFTR基因。

炎症性肠病如溃疡性结肠炎和克罗恩病也可通过类器官模型进行研究。来自患者肠上皮的类器官在保持形态一致性的同时,显示出疾病特异性的DNA甲基化特征。

肝类器官已被应用于研究α1-抗胰蛋白酶缺乏症、Alagille综合征和原发性硬化性胆管炎等疾病。肺类器官也可用于研究如杯状细胞化生等呼吸系统疾病。

类器官与器官芯片结合

将类器官和器官芯片技术结合是目前非常有前景的方向。通过在芯片中提供流动的营养液,不仅能更好地输送养分和清除废物,还能模拟血流环境,帮助细胞功能更接近真实组织。

例如,有研究表明在流动环境中培养肾类器官时,它们更容易形成血管、更成熟。此外,像小肠类器官那样的中空结构也可以通过芯片设计,使其形成真实肠道那样的管状结构,细胞排列也更加自然。

参考信息

Zhao Z, Chen X, Dowbaj AM, et al. Organoids. Nat Rev Methods Primers. 2022;2:94. doi:10.1038/s43586-022-00174-y

来源:干细胞者说

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