综述:睾丸类器官的构建及其在毒理学领域的应用

【字体: 时间:2025年08月31日 来源:Archives of Toxicology 6.9

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  这篇综述系统探讨了睾丸类器官(Testicular Organoids)作为新型体外模型在生殖毒理学中的突破性应用,聚焦其构建关键因素(细胞密度、3D培养平台)及在环境内分泌干扰物(EDCs)毒性评估和药物筛选中的价值,为男性生殖健康研究提供了创新技术路径。

  

Abstract

男性精子质量下降已成为育龄夫妇不孕的重要诱因,直接威胁人类生殖健康。环境污染物作为关键致病因素之一,其作用机制与干预策略研究迫在眉睫。传统动物模型和细胞模型虽广泛应用,但存在物种差异和功能局限性。睾丸类器官凭借其高度模拟睾丸结构与功能的特性,为毒性评估提供了革命性平台。本文深度解析了细胞密度、三维(3D)培养体系及保存条件等参数对类器官构建的影响,并探讨了其在环境内分泌干扰物毒性机制解析和生殖毒性药物筛选中的应用前景。

构建技术的关键突破

睾丸类器官的构建核心在于精确调控细胞组分与微环境。研究表明,支持细胞(Sertoli cells)与生殖细胞(Germ cells)的初始密度比例直接影响类器官的极性结构和生精小管样构象。采用气液界面(ALI)培养系统可显著提升类器官的成熟度,而水凝胶基质中RGD肽的掺入能增强细胞-基质相互作用。低温保存技术的优化使类器官存活率提升至85%以上,为建立标准化生物样本库奠定基础。

毒理学应用场景

在双酚A(BPA)暴露实验中,类器官模型成功再现了血睾屏障(BTB)功能损伤和减数分裂异常现象。通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术,研究者发现邻苯二甲酸盐(DEHP)会特异性抑制Leydig细胞中类固醇合成酶Cyp11a1的表达。此外,该模型在抗肿瘤药物顺铂的生殖毒性筛查中表现出92%的临床相关性预测准确率,显著优于传统2D培养模型。

挑战与未来方向

当前类器官血管化不足导致长期培养困难,微流控芯片(Organ-on-a-chip)技术的引入有望改善营养渗透问题。标准化评估体系的缺失仍是跨研究比较的主要障碍,需要建立统一的形态学评分标准和分子标志物panel。随着 CRISPR-Cas9 基因编辑技术与类器官模型的结合,未来或可实现个体化生殖毒性风险评估。

结语

睾丸类器官技术正推动生殖毒理学研究从静态观察向动态机制解析跨越,其在环境污染物预警系统建设和男性不育精准医疗中的应用潜力值得期待。

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