如今，類器官正在迅速成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究的前沿工具，研究人員想通過利用干細(xì)胞來制造微型組織和器官，并使其能夠精確地模仿真實(shí)組織和器官的行為。從基礎(chǔ)生物學(xué)研究到藥物開發(fā)和測試，類器官都能夠通過提供健康或疾病的人類組織來補(bǔ)充動物學(xué)實(shí)驗(yàn)，并加速從實(shí)驗(yàn)室研究到臨床試驗(yàn)的漫長旅程；除此之外，研究人員還有可能通過提取來自患者機(jī)體自身的干細(xì)胞，并培育其成為新的肝臟、心臟、腎臟或肺臟等組織，從而利用類器官技術(shù)來取代患者自身受損的組織甚至器官等。

圖片來源：M. Nikolaev, Lutolf Lab (EPFL)

然而，截止到目前為止，已經(jīng)存在的制造類器官的方法都存在相當(dāng)大的缺陷，干細(xì)胞能不受控制地發(fā)育成為壽命較短的圓形和封閉的組織，以及非生理狀態(tài)下的尺寸和形狀，所有這些因素都導(dǎo)致了類器官與真實(shí)器官在解剖學(xué)和生理學(xué)上的整體不一致性。近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)了一種新方法，其能引導(dǎo)干細(xì)胞形成腸道類器官，其在外觀和功能上與真實(shí)的組織幾乎一模一樣，研究者表示，這種新方法能利用干細(xì)胞沿著模擬原生組織表面的管狀支架生長和組織的能力，并能將其植入一種微流體芯片中。

文章中，研究者利用激光在水凝膠中雕刻出了腸道形狀樣的支架，一旦植入了腸道樣的支架，干細(xì)胞就能在數(shù)小時(shí)內(nèi)在支架上擴(kuò)散生長，并形成具有典型隱窩結(jié)構(gòu)和絨毛樣結(jié)構(gòu)域的連續(xù)細(xì)胞層，然而讓研究人員驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)，這些干細(xì)胞能夠自動排列形成一種功能新的微小腸道組織。研究者Lutolf說道，水凝膠支架的幾何形狀和隱窩狀空腔似乎會直接影響干細(xì)胞的行為，從而使其能夠維持在空腔內(nèi)，并在外部能夠被易于區(qū)分，就好像在原生組織中的那樣。這些干細(xì)胞不僅會適應(yīng)支架的形狀，其還會產(chǎn)生在真正腸道中所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵分化的細(xì)胞類型，以及一些通常在類器官中并不存在的罕見和特殊的細(xì)胞類型。

腸道組織是機(jī)體中細(xì)胞周轉(zhuǎn)率最高的組織，其會產(chǎn)生大量脫落的死亡細(xì)胞并積聚在經(jīng)典類器官的管腔中，這些細(xì)胞呈現(xiàn)為封閉球形生長，其需要每周分解成小碎片才能夠在培養(yǎng)液中維持，而這種新型微粒體系統(tǒng)的引入則能夠幫助研究者有效地向微型腸道中輸注并建立一種長期穩(wěn)定的類器官系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中細(xì)胞的產(chǎn)生和死亡處于動態(tài)平衡的過程中。

這些微型腸道組織與體內(nèi)真正的腸道組織存在很多共同的功能特征，比如，其能在發(fā)生大量損傷后進(jìn)行組織再生，而且還能用來以一種在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的其它組織模型都沒有的方式來模擬宿主-微生物之間的相互作用和炎性過程；此外，這種新方法還能廣泛用于從諸如肺臟等其它器官中衍生的干細(xì)胞和來源于人類患者機(jī)體活組織樣本的干細(xì)胞形成的微型組織的生長。本文研究結(jié)果表明，組織功能或能用于控制類器官的發(fā)展并能幫助研究者建立新一代具有高度生理相關(guān)性的器官，從而為后期科學(xué)家們在疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)、診斷和再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供新的機(jī)會。（生物谷Bioon.com）

小編推薦會議 2021（第一屆）3D細(xì)胞培養(yǎng)與類器官研討會

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