《Reproductive Biology》:From cells to pregnancy: Applications of placental organoids in translational research
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摘要滋养层类器官(TOs)的发展通过提供具有增殖能力、能够重现胎盘结构和功能关键特征的三维系统,彻底改变了胎盘研究。这些模型已成为研究滋养层分化及早期胎盘发育的宝贵工具。重要的是,TOs 还为研究妊娠相关疾病(如子痫前期或胎儿生长受限)的机制以及宿主 - 病原体相互作用提供了
摘要
滋养层类器官(TOs)的发展通过提供具有增殖能力、能够重现胎盘结构和功能关键特征的三维系统,彻底改变了胎盘研究。这些模型已成为研究滋养层分化及早期胎盘发育的宝贵工具。重要的是,TOs 还为研究妊娠相关疾病(如子痫前期或胎儿生长受限)的机制以及宿主 - 病原体相互作用提供了新机会,推进了我们对感染如何影响早期妊娠的理解。然而,实验结果的相关性和转化性强烈依赖于将研究问题与最合适的模型系统相匹配。尽管具有潜力,但当前模型仍缺乏关键的生理成分,包括血管和免疫成分。本综述讨论了 TOs 在转化科学中的应用,并强调了未来将这些系统整合到更复杂的微生理平台中以更好地模拟人类胎盘功能和疾病的方向。这些进展不仅加深了我们对胎盘生物学的理解,还为具有临床意义的应用铺平了道路,特别是指导妊娠相关疾病的治疗干预。
引言
胎盘是一个短暂却必不可少的胎儿器官,在胎儿 - 母体交换中起着主要作用,支持妊娠的健康发育。其正确形成和功能对于胎儿的健康发育至关重要。然而,由于其结构复杂和细胞组成动态变化,胎盘仍然是最难触及和最难理解的人体器官之一 [[1], [2], [3]]。
尽管取得了这些进展,早期人类胎盘研究仍面临相当大的挑战。研究早期人类妊娠所涉及的明确伦理和后勤挑战,加上缺乏长期、生理相关的 体外 模型,使得实验研究变得困难 [4]。真兽类哺乳动物之间胎盘结构和发育策略的多样性使这些挑战进一步加剧,使得将动物模型的发现转化为人类应用变得困难。因此,动物系统很少能重现人类胎盘发育和功能的特征,这加强了建立更多生理相关、基于人类的实验模型的必要性。
近年来,随着滋养层类器官(TOs)模型的出现,取得了重大进展,该模型重现了胎盘组织的关键特征,并允许在 体外 研究早期发育过程。Turco 等人 和 Haider 等人 于 2018 年首次描述,此后已建立了多种 TOs 生成方法,以探索正常的胎盘生理学以及妊娠相关疾病。
在本综述中,我们总结了滋养层类器官(TOs)技术的最新进展,并重点介绍了其在转化研究中的具体应用。
章节片段
滋养层类器官的来源与生成
自 2018 年首次描述以来,TOs 迅速成为研究人类胎盘发育的核心工具,提供了复杂 体内 环境的 体外 模型。这些模型的一个显著特征是可以建立它们的细胞来源的多样性。可以使用两大类起始材料:原代胎盘组织和干细胞培养,其中滋养层谱系要么从早期胚胎中捕获,要么通过
转化研究中的应用
TOs 使得研究宿主 - 病原体相互作用成为可能,为感染期间的垂直传播提供了宝贵见解。它们还提供了稳健的系统,用于评估环境因素和药物因素在毒理学研究中的影响,以及用于模拟妊娠相关病理,如子痫前期(PE)和胎儿生长受限。然而,在转化研究中,科学发现的影响取决于将研究问题与生理相关的
从滋养层类器官到系统
现有 TOs 模型的一个关键缺陷是它们不完全重现胎盘的某些 体内 特征,特别是胎盘绒毛内母胎界面的复杂细胞相互作用 [45]。在该界面,滋养层细胞与基质细胞、内皮细胞和免疫细胞相互作用。事实上,早期妊娠期间的蜕膜具有异常丰富的免疫细胞,其中白细胞以蜕膜自然杀伤细胞(dNKs)、巨噬细胞和 T 细胞为主 [46,47]。在
挑战与展望
TOs 培养面临一些技术和生物挑战,必须加以解决以提高实验可重复性并支持转化进展。不同细胞来源和衍生方法之间转录组谱的变异仍然是需要考虑的一个关键因素 [[7], [8], [9]]。基质胶(Matrigel)批次间和供体间的变异进一步加剧了这些挑战,导致类器官生长、分化和功能的不一致。
基质胶(Matrigel)提出了显著的
结论
三维滋养层模型研究和应用的持续进步确立了 TOs 作为胎盘研究基石的地位。它们忠实地重现了早期胎盘生物学的许多关键方面,是研究感染、毒理学和胎盘功能障碍的有力工具。方法的选择必须始终根据具体的研究问题来指导,以确保转化结果。展望未来,将 TOs 与血管和免疫成分
作者贡献声明
Doha Boukaoui、Rachel Ganz 和 Marie Cohen 参与了稿件的撰写和编辑。
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在本工作准备期间,稿件的部分内容受益于使用 ChatGPT(OpenAI, 2025)进行语言编辑和润色。使用该工具后,作者根据需要审查和编辑了内容,并对已发表文章的内容承担全部责任。
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Doha Boukaoui|Rachel Ganz|Marie Cohen