类器官——强大的三维模型，研究疾病的利器

类器官（Organoid）是一种利用成体干细胞、多能干细胞或组织祖细胞在体外培养形成的三维细胞培养物，可模拟真实器官的结构与功能特征。其通过细胞外基质和特定生长因子诱导细胞自组织分化，形成包含器官特异性细胞类型的空间结构，主要应用于发育生物学、疾病建模、药物筛选及再生医学研究。

类器官发展

其实，3D 类器官培养是在上个世纪建立和发展起来的。早在 1907 年，首次表明，分离的海绵细胞能够自组织再生成整个生物体。2009 年，在肠道类器官培养系统中取得突破性进展，开启了类器官技术的发展“新纪元”。

目前，类器官技术在研究界的广泛应用虽然还处于起步阶段，但是作为一种工具，且随着类器官培养系统以及其实验开发技术的不断发展，类器官技术在各大研究领域都展现了极大的应用潜力，包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制、精准医疗以及药物毒性和药效试验^[1]。

图1 类器官培养物开发的时间表，

总结各种类器官技术建立的关键里程碑研究和突破^[2]。

【类器官比传统的二维培养物具有优势】

它们可以表现出接近生理的细胞组成和行为。许多类器官可以在培养中进行广泛的扩增并保持基因组稳定性，这使得它们适用于生物样本库和高通量筛选。与动物模型相比，类器官可以降低实验复杂性，适用于实时成像技术，更重要的是，能够研究人类发育和疾病方面，这些方面不容易或准确地在动物身上建模。

图2 类器官培养与2D 细胞培养及动物实验研究的比较^[3]。

类器官培养

目前3D类器官培养技术已经成功培养出大量具有部分关键生理结构和功能的类组织器官，比如：肾、肝、肺、肠、脑、前列腺和胰腺等^[4]。

图3 从器官衍生类器官，可从器官产生的干细胞 （SC） 衍生的类器官的示意图。成体干细胞 （AdSC） 是位于成人器官（例如肺、脑、肝、肠和肾）中的未分化细胞。在适当的培养条件下处理后，AdSC能够在体外形成类器官^[5]。

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图4 患者来源的类器官在癌症研究中的应用。患者来源的（癌症）类器官已被用于生成“活的”类器官生物库，这些生物样本库可以暴露于不同的药物中进行疗效筛选和药物发现验证。类器官已进一步用于通过分析突变特征、基因表达模式或蛋白质组学来研究肿瘤间和肿瘤内的异质性。通过将癌症类器官移植到小鼠体内，可以测试肿瘤细胞的侵袭性和转移的可能性^[6]。

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