Nature发表再生医学重要突破 合成水凝胶将类器官带入临床

　　

生物通报道：类器官可以用来模拟疾病、测试药物甚至替换患者的受损组织，在再生医学领域有广泛的应用前景。不过，类器官一直很难以标准化的可控方法进行培养。EPFL研究团队十一月十七日在Nature杂志上发表文章，展示了一种完全可控的类器官培养基质。他们正在为这种合成“水凝胶”申请专利。

类器官的培养始于干细胞。培养干细胞的凝胶含有促进干细胞自我更新和分化的生物分子，可以模拟干细胞的天然环境，为其提供富含蛋白和糖的细胞外基质。干细胞粘附在细胞外基质上，自行组织成微型器官，比如视网膜、肾或肠。微型器官能真实反映一些关键的生物学机制，可用于疾病研究或药物测试。

目前人们所用的凝胶来自于小鼠，这种凝胶存在不少问题。首先，人们无法控制其组成，批次间差异会影响干细胞的行为。第二，人们不能调节凝胶组分，难以研究不同参数对类器官生长的影响。第三，这种凝胶可能携带病原体或免疫原，培养的类器官不适合在临床上使用。

为此，研究人员用水和聚乙二醇制造了一种合成“水凝胶”。他们通过这种方式将肠道干细胞培养成了微型肠，还用这种水凝胶鉴定影响干细胞生长的因素。研究显示，类器官形成的不同阶段需要不同的机械环境和生物成分，纤连蛋白就是其中之一。

纤连蛋白帮助干细胞粘附水凝胶。研究人员发现，这种粘附对类器官的生长非常重要，能触发一整套信号让干细胞建立肠道结构。这项研究还揭示了细胞对物理刺激的感知、处理和应答，证实凝胶硬度能调控肠道干细胞的行为。人们可以很容易的控制这种水凝胶的化学组分和关键特性，确保批次之间的一致性。人造水凝胶也没有任何感染或触发免疫应答的风险，为类器官进入临床提供了一条重要途径。

进入二十一世纪，干细胞领域迎来了制造类器官的热潮。澳大利亚和荷兰科学家此前用人类干细胞成功在体外获得了模拟胚肾的类器官。这种类器官可以模拟肾脏功能，帮助人们对药物进行毒性筛选，也是体外培养肾脏用于移植的重要一步。（更多详细信息参见：Nature发表再生医学重要突破）

去年年底，科学家们开发了培养输卵管细胞的新途径。他们建立的输卵管类器官将帮助人们理解和防治多种妇科疾病，比如不孕、盆腔炎和卵巢癌。这项研究发表在Nature Communications杂志上。（更多详细信息参见：科学家建立首个输卵管类器官）

Morgridge研究所和Wisconsin-Madison大学的科学家们用干细胞生成了模拟人类大脑发育的类器官，为研究药物毒性提供了一个更加便捷的平台。这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。（更多详细信息参见：干细胞先驱成功构建新型类器官）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Designer matrices for epithelial stem cell and organoid culture. Nature