综述：类器官在模拟人类滋养层发育中的应用

《Farming System》：Organoids in modeling human trophoblast development

本综述系统阐述了人类滋养层类器官（trophoblast organoids）模型的建立与发展，重点评价了其模拟细胞滋养层（CTB）祖细胞及其分化为合体滋养层（SCT）和绒毛外滋养层（EVT）的生物学保真度，并展望了其在研究妊娠相关疾病（如先兆子痫、宫内感染）及个体化医疗中的转化应用潜力。

类器官在模拟人类滋养层发育中的应用

人类滋养层发育对于胚胎植入、胎盘形成和妊娠成功至关重要。然而，由于早期人类组织获取困难，以及动物模型难以完全模拟人类特有的生物学特征，这一领域的研究长期面临挑战。近年来，干细胞与类器官技术的进步，为研究滋养层生物学提供了可再生的、高保真的三维体外模型平台。

上皮细胞类器官

滋养层类器官培养体系的建立，得益于早期上皮细胞类器官模型的概念和技术框架。Sato等人（13, 14）的研究是关键突破，他们确定了能够从单个成体干细胞长期三维培养小鼠和人类肠道上皮的条件。该体系结合了富含层粘连蛋白的细胞外基质支架（即Matrigel^TM）和一套模拟干细胞微环境的特定生长因子组合。

稳定人类滋养层祖细胞

人类滋养层类器官的衍生直接建立在上述上皮类器官培养概念和Okae等人（10）推导人类滋养层干细胞（hTSCs）所获得的分子见解之上。Moffett（11）和Kn?fler（12）实验室在2018年率先开展了这项工作，他们以早期妊娠（孕早期）的胎盘绒毛作为细胞滋养层（CTB）祖细胞的来源，将其包埋于Matrigel中，以重建一个三维结构，使得祖细胞能够定位于富含层粘连蛋白的细胞外基质附近。

滋养层类器官对体内滋养层群体的保真度

该领域的核心问题是滋养层类器官在多大程度上重现了体内滋养层群体的细胞多样性和转录程序。多项研究已开始使用单细胞转录组学、免疫表型分析和功能实验来系统评估这些模型。例如，Sheridan等人（26）的研究表明，在二维（2D）条件下培养的hTSCs异常高表达经典主要组织相容性复合体I类分子（HLA-A, HLA-B, HLA-C），而这种表达模式在体内滋养层中通常是受到抑制的。相比之下，三维（3D）类器官培养则能更好地维持滋养层祖细胞的特征，并支持其向合体滋养层（SCT）和绒毛外滋养层（EVT）的分化，其转录组和表观基因组特征更接近于原代组织。

在发育与疾病中的当前应用

滋养层类器官正越来越多地被用于探索人类滋养层生物学的基本问题，包括祖细胞的维持与分化，以及子宫内其他细胞类型如何调节滋养层特异性过程。例如，源自原代CTB制备物和JEG3绒毛膜癌细胞系的滋养层类器官，揭示了Hippo信号通路在CTB祖细胞维持和EVT发育中的作用（30, 31）。通过实施基质胶浸润实验等变体方法，这些模型还被用于模拟EVT的侵袭过程，从而为研究先兆子痫等疾病中滋养层侵袭受损的机制提供了平台。此外，滋养层类器官已成为研究妊娠期病毒感染（如寨卡病毒、SARS-CoV-2）病原发病理的宝贵工具，能够模拟病毒如何靶向并影响滋养层功能。

未来滋养层类器官的发展与用途

尽管滋养层类器官已经改变了人类胎盘生物学的实验研究格局，但在提升其生理相关性和实用性方面仍有许多重要方向有待探索。目前的模型主要将绒毛滋养层上皮作为一个孤立的层进行模拟，缺少了在体内塑造滋养层行为的基质、血管和免疫等组分。整合这些缺失的区室将是未来的一个关键目标。有研究表明，囊胚来源的培养物可以产生包含滋养层和胚胎外中胚层谱系的类胚胎结构，这为构建更复杂的集成模型指明了方向。另一个前沿领域是利用来自特定疾病患者（如复发性流产或先兆子痫）的诱导多能干细胞（iPSCs）来衍生滋养层类器官，这将使得在患者特异性背景下探究胎盘功能障碍成为可能，并可能揭示与疾病相关的表观遗传记忆。

总结

滋养层类器官代表了一种最先进的体外平台，用于模拟人类胎盘发育，为研究滋养层谱系特化、分化和功能提供了一个可再生的、具有生理相关性的环境。通过重现绒毛CTB祖细胞的关键特征及其产生SCT和EVT滋养层谱系的能力，这些系统已经增进了我们对滋养层生物学基本方面的理解，并在揭示妊娠相关疾病的机制方面展现出巨大潜力，有望推动生殖医学的基础发现和转化应用。