再生醫(yī)學(xué)的未來，到類器官的世界中去

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-12-28 09:03:00【大中小】

類器官介紹

類器官是在3D培養(yǎng)條件下，通過細(xì)胞分離和重聚來模擬器官的發(fā)生，它們可以展示體內(nèi)器官在培養(yǎng)過程中的結(jié)構(gòu)和功能特征（圖1）。根據(jù)細(xì)胞來源的不同，類器官分為成體干細(xì)胞 (Adult stem cell，ASC)、多能干細(xì)胞(Pluripotent stem cell ，PSC) 或腫瘤類器官 (Patient-derived organoid，PDO)，而 PSC 又分為胚胎干細(xì)胞 (Embryonic stem cell，ESC) 和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (induced Pluripotent stem cell, iPSC) 。

圖注：(a)小腸類器官形貌圖.(b)結(jié)腸類器官形貌圖.(c)食管類器官形貌圖.(d)胃類器官形貌圖.(e)肝臟類器官形貌圖.(f) 胰腺類器官形貌圖.(g)肺類器官形貌圖.(h)乳腺類器官形貌圖.(i)腎類器官形貌圖.(j) 腦類器官形貌圖

圖1，不同組織類器官形貌圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

不同來源的類器官具有不同的特性及用途（圖2）。例如神經(jīng)外胚層如視杯、大腦類器官僅來源于 PSC，因而研究精神遺傳疾病、發(fā)育生物學(xué)主要利用PSC類器官: 而ASC來源于組織中具有再生能力的前體細(xì)胞，主要應(yīng)用于研究成體組織生物學(xué)、組織再生和精準(zhǔn)醫(yī)療。

圖2，人PSC來源類器官和ASC來源類器官的形成過程（圖片來源：俞東紅, 曹華, 王心睿, 等. 類器官的研究進(jìn)展及應(yīng)用. 生物工程學(xué)報(bào), 2021, 37(11): 3961-3974

類器官技術(shù)的應(yīng)用

類器官技術(shù)被廣泛應(yīng)用于功能組織誘導(dǎo)、疾病模型建立、藥物篩選、毒性測試、臨床端研究等多個(gè)方面的研究，在基礎(chǔ)研究和轉(zhuǎn)化應(yīng)用中具有很大的應(yīng)用前景。

疾病建模

最顯著的優(yōu)勢是人源性、近生理性，可以用來建立各種遺傳性、傳染性或獲得性的疾病模型，如癌癥、神經(jīng)退行性疾病、先天性畸形等，探索起發(fā)病原因和治療方法。

另外值得一提的是，在許多難以利用傳統(tǒng)生物進(jìn)行建模或難以開展大規(guī)模臨床試驗(yàn)的罕見病領(lǐng)域，利用類器官進(jìn)行疾病建模表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，能夠?yàn)樯疃葴y序和功能測試、突變位點(diǎn)或表型分析提供足夠資源，是目前的熱點(diǎn)應(yīng)用方向。

高通量藥物篩選

藥物高通量篩選可以在短時(shí)間內(nèi)測試大量受試藥物，尋找可能的藥物先導(dǎo)化合物或者靶點(diǎn)，具有測試樣品體系小、成本低、速度快、檢測結(jié)果靈敏，可以發(fā)現(xiàn)未知?jiǎng)?chuàng)先藥物等特點(diǎn)。但由于常用的細(xì)胞系與原生環(huán)境相差較大，且由于腫瘤具有較強(qiáng)的異質(zhì)性，使其在實(shí)際研究中出現(xiàn)很多在腫瘤細(xì)胞系上顯示有效的藥物，在人體中往往無效的現(xiàn)象。

近年來腫瘤類器官模型在大型化合物庫中的高通量藥物篩選、檢測單藥或多藥濃度等方面，展現(xiàn)出能夠幫助研究者快速篩選出藥物敏感性強(qiáng)、反應(yīng)性好、效果優(yōu)的癌癥適應(yīng)癥藥物的能力。據(jù)報(bào)道，用類器官預(yù)測靶向藥物及化療療效，其敏感性達(dá)100%，特異性93%，陽性預(yù)測值88%，陰性預(yù)測值100%。

癌癥精準(zhǔn)治療

精準(zhǔn)醫(yī)療在腫瘤學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，用于幫助特定患者選擇最佳療法。雖然人源腫瘤異種移植模型（PDX）具有一定的精準(zhǔn)醫(yī)療前景，但它們尚待時(shí)間來開發(fā)，成本可能很高，且不容易規(guī)模化應(yīng)用。

由于類器官腫瘤也是人源模型，因此它們與PDX非常相似，保留了原始腫瘤特征和患者的相關(guān)性，并能預(yù)測患者對(duì)治療的反應(yīng)。相較于PDX，腫瘤類器官在落實(shí)精準(zhǔn)醫(yī)療方法方面還有其他一些優(yōu)勢，即開發(fā)速度更快，更容易量產(chǎn)。

利用腫瘤類器官可以對(duì)多種潛在治療方式進(jìn)行測試，而這些治療方式中有很多可能并非相關(guān)適應(yīng)癥的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。可以將測試結(jié)果與其他檢測（如基因組篩查）結(jié)合，從而確定耐藥機(jī)制或替代治療方案。

毒性測試

類器官可以用來模擬人體對(duì)材料、藥物、化學(xué)品、毒素以及化妝品的吸收、代謝和排泄過程，評(píng)估藥物的效果和安全性；也可以用來測試他們對(duì)特定組織和器官的毒性和副作用，避免動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)，從而減少對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)和患者的依賴。

再生醫(yī)學(xué)

再生醫(yī)學(xué)的主要目標(biāo)是在體外用健康組織替代某一功能或結(jié)構(gòu)受損的器官，實(shí)現(xiàn)無免疫抑制、無并發(fā)癥和毒性減少，避免因終生抗排斥治療產(chǎn)生巨額的費(fèi)用。雖然現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)異體移植，尤其在治療終末期器官衰竭如心臟、肝臟或腎臟中，器官移植仍是臨床主要采用的方法，但是存在供體數(shù)量嚴(yán)重短缺以及組織排斥等問題。因此，尋找新的組織來源十分迫切。類器官能夠同基因組織擴(kuò)增從而用于自體移植，為器官替代策略提供可再生資源。

類器官技術(shù)的機(jī)遇

展望未來，類器官研究前景巨大。類器官高度仿真的疾病模型有望繼續(xù)在精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域取得新的進(jìn)展。同時(shí)，“類器官+”有望給類器官研究帶來新的增長點(diǎn)。與活體實(shí)時(shí)成像技術(shù)結(jié)合的類器官技術(shù)有望讓人們第一次實(shí)時(shí)觀察到人早期發(fā)育過程；與生物3D打印相結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)基于類器官的功能性治療；與“人類細(xì)胞圖譜 (Human Cell Atlas, HCA)”技術(shù)結(jié)合，類器官細(xì)胞圖譜將推進(jìn)病加速包括罕見遺傳病、復(fù)雜多因素疾病、精準(zhǔn)腫瘤治療等以疾病為中心的研究。

西寶生物提供類器官研究相關(guān)產(chǎn)品，咨詢電話400-021-8158

培養(yǎng)基&添加劑

品牌	貨號(hào)	產(chǎn)品名稱	CAS號(hào)	規(guī)格
Seebio	ACC0076C-500ml	PBS 緩沖液		500ml
Seebio	DBM0101D	DMEM/F-12(含HEPES;不含酚紅)		500ml
Seebio	DBM0101B-500ml	DMEM/F-12培養(yǎng)基(含L-谷氨酰胺,丙酮酸鈉,15mMHEPES)		500ml
Seebio	ACC0013F	2-[4-(2-羥乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)		100g/500g/1Kg
Seebio	ACC0013A	N-2-羥乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸(HEPES)	7365-45-9	25g/500g/1Kg
Seebio	AAS0019F	L-谷氨酰胺(Gln)	56-85-9	50g/500g
Seebio	DCJ1606D	Seebio(R) 硫酸葡聚糖鈉 40,000（DSS），低內(nèi)毒素	9011-18-1	10g/25g/50g
Seebio	DCJ0018D	Seebio(R) 硫酸葡聚糖鈉 5,000（DSS），低內(nèi)毒素	9011-18-1	5g/ 10g/25g/50g

生化試劑

品牌	貨號(hào)	產(chǎn)品名稱	CAS號(hào)	規(guī)格
wako	034-13291	Collagenase		25mg
Seebio	EEM0020E	特級(jí)胎牛血清(原代細(xì)胞干細(xì)胞專用)		100ml
Seebio	DCE0060O	胰蛋白酶（豬胰）1：250	9002-07-7	5g/50g
Seebio	DCE0060N	胰蛋白酶（豬胰）1：2500	9002-07-7	5g
Seebio	DBR0030B	Seebio(R)無血清細(xì)胞凍存液		10ml/50ml

小分子化合物

品牌	貨號(hào)	產(chǎn)品名稱	CAS號(hào)	規(guī)格
wako	043-33581/049-33583	DAPT β-分泌酶抑制劑		5mg/25mg
wako	252-00701/258-00703	Y-27632,( GMP-compliant )	331752-47-7	5mg/25mg
wako	259-00613/257-00614	Y-27632, MF(選擇性強(qiáng)效ROCK抑制劑)	331752-47-7	5mg/25mg
wako	010-26741/018-26742	A-83-01, MF	909910-43-6	5mg/25mg

蛋白&生長因子

品牌	貨號(hào)	產(chǎn)品名稱	規(guī)格	表達(dá)系統(tǒng)
Seebio	EDQ0092A	重組人 Wnt-3α（rhWnt-3α)	50ug/1mg	CHO-K1
Seebio	EDQ0061A	重組人表皮生長因子（rhEGF）	1mg	CHO-K1
Seebio	EDQ0122A	重組人表皮生長因子（rhEGF）	1mg	E.coli
Seebio	EDQ0083A	重組人 Noggin(rhNoggin)	50ug/1mg	CHO-K1
Seebio	EDQ0086A	重組人 R-spondin(rhR-spondin)	50ug/1mg	CHO-K1