Science特刊：类器官

随着设计遭遇的挑战得到解决，类器官可开辟生物医药的前沿

　　

生物通报道：所谓类器官（Organoid）狭义来说就是动物细胞分化形成某些类似高等动物器官的结构，这种自组织比培养中的细胞簇更具代表性，概括了器官发生的各个方面。因此，这些3D模型能够研究早期器官发育和组织相互作用。

Science最新一期特刊——Organoids以一篇导言，四篇综述的形式介绍了近年来类器官的发展，阐释了类器官技术在生物医学研究中开辟新前沿的方式。

2013年是类器官的蓬勃发展之年，在这一年，人们成功培养出了多种类器官细胞团，如科学家们对人类iPSC进行重编程，生成了三维肝芽。而其中一个主要的方面是癌症研究，比如利用类器官，对来自患者的细胞进行抗癌药物测试。第一篇综述就介绍了这方面的内容，研究人员概述了为期10年的应用类器官进行的癌症研究。他们利用从许多患者收集的肿瘤样本，构建了活的生物数据库，这个数据库可以替代动物研究，这样能对具体癌症患者进行个体药物样本测试，或在该类器官中制造癌性突变以理解其对疾病的具体促成作用。

研究人员说，类器官最终将会被用于临床来预测患者对治疗的反应。但在此之前还需要更多的研究工作来加速以及标准化生成及测试类器官的过程。在短期内，类器官将有可能会推动加速开发新癌症疗法的过程，以及降低成本。

此外，研究人员也对比了类器官与芯片上器官技术，它们的整合可以令类器官更可能被应用于生物医药，包括对无法在人体中进行测试的场景进行测试。

尽管类器官比芯片上器官技术更准确地建模人类机体，但类器官会以高度可变的方式发育，令其难以进行对照控制。作者表示，“我们能非常精准地用芯片上器官装置来控制在其微环境中的这些细胞。令人信服的是将类器官的真实生理情况与芯片上器官技术的对照，复现性结合来研发一种更先进的系统，后者能集两者之长。”

同时为了解决类器官不可控这一问题，研究人员也介绍了一种基于工程的设计，控制类器官的图案结构、装配、形态发生、生长和功能。

近年来类器官研究发展迅速，就连大脑如此复杂的器官的类器官也已经出现：凯斯西储大学医学院的研究人员在实验室培养皿中将人类干细胞转化成大脑类器官，首次包含了大脑皮层中所有主要的细胞类型，比以往更准确地模拟了人类大脑的发育。

作者表示，“这是一个强大平台，有助于了解人类发育和神经系统疾病。利用干细胞技术，我们在实验室中生成了几乎不限量的人类大脑组织。这种方法产生了‘迷你皮层’，包含神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。这是深入探索人类大脑发育的重要一步。”

此外还有人体胎盘的类器官，作为一种没有血管或结缔组织的纯滋养层类器官，这一模型反映了培养皿中滋养层特异的胎盘结构。研究人员对已经成功应用于其他组织类器官模型的培养条件进行优化，来完成这一工作。研究人员介绍，胎盘类器官的一个明显优势是它们具有自我组织、自我更新和不断生长的能力，因为它们包含干细胞和祖细胞。 此外，这些3D结构还包含人类滋养层细胞群体的三种主要细胞类型。

原文标题：

Self-organization of stem cells into embryos: A window on early mammalian development

Cancer modeling meets human organoid technology

Organoids-on-a-chip

Organoids by design

Approximating organs