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类器官研究——受损器官修复、移植的新曙光

类器官研究——受损器官修复、移植的新曙光

【概要描述】干细胞研究作为当前生物学研究的一个重要分支,进一步发展出类器官技术,为再生医学更添良策。

类器官研究——受损器官修复、移植的新曙光

【概要描述】干细胞研究作为当前生物学研究的一个重要分支,进一步发展出类器官技术,为再生医学更添良策。

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  干细胞研究作为当前生物学研究的一个重要分支,进一步发展出类器官技术,为再生医学更添良策。
  类器官可以在很大程度上模拟目标组织或器官的遗传特征和表观特征,在器官发育、再生医学、疾病建模等领域都有广泛的应用前景。早在2013年,类器官就被《科学》杂志评为年度十大技术。此外,类器官还被《自然·方法》评为2017年度方法。
  1、什么是类器官
  类器官,顾名思义,即指其类似于组织器官,是在体外用3D培养技术对干细胞或器官祖细胞进行诱导分化,形成在结构和功能上都类似目标器官或组织的三维复合体,用于模拟器官组织的发生过程及生理病理状态。因此,其在基础研究以及临床诊疗方面具有广阔的应用前景。
  目前,3D类器官培养技术已经成功培养出大量具有部分关键生理结构和功能的类组织器官,比如肾、肝、肺、肠、脑、前列腺、胰腺和视网膜等,从自组织到干细胞,再发展至类器官技术,近年来,类器官取得的成就令人振奋。
  2、类器官的应用场景
  类器官打开了再生医学的新篇章。由于类器官可以直接由人类诱导性多能干细胞直接培养生成,相比于动物模型很大程度上避免了因动物和人类细胞间的差异而导致的检测结果不一致。
类器官应用前景主要表现在以下几个方面:
  一是疾病建模和药物发现。类器官作为可重现性和可控性更好的工程构建体,更适合于功效和安全性筛选 。类器官作为更加通用和可预测的临床前模型,广泛应用于常规和新兴药物发现过程。例如波士顿生物技术公司Goldfinch Bio已经开发出肾类器官平台来将候选分子推向临床。
  二是个性化药物筛选和药敏检测。以心脏病为例,传统医学研究主要采用动物模型,主要是白鼠。然而,由于许多功能和生物学特性的物种差异很大,它们对人类心脏疾病和药物安全性的推断效果不佳。
  人类多能干细胞可以为生物医学和药物研究提供无限的人类心肌细胞来源,有可能弥合这一鸿沟。然而,传统2D培养的模型功能并不成熟,这在某些情况下阻碍了它们准确预测人类生物学和病理生理学的能力。多细胞3D人体类器官提供了更精确的模型,是解决这一问题的潜在方法。
  三是再生医学。基于类器官作为具有再生能力的组织的无限来源的潜力,研究表明将体外扩增的类器官移植到动物中以修复受损器官具有可行性。
  自2016年起,类器官技术已被纳入临床试验中,截止到2020年9月,已有63起临床试验于FDA官方备案,其中更有8起临床试验的地点位于中国,这些临床试验的适应症包括肺癌、胰腺癌、结肠癌、乳腺癌、肝癌、食管癌等。
  当然,类器官培养也有其局限性,应该非常谨慎地使用。主要的挑战包括它们的健壮性、多样性和可重复性,以及伦理问题。
但是随着类器官科研的不断成熟,相信在未来,作为一项前沿科技,类器官研究会受到更多关注与支持,终将迎来大爆发期,为解决人类受损细胞修复、器官移植等做出巨大贡献。

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