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近年來，類器官成為(wèi)醫(yī)藥領域最熱門的詞彙之一，一度被譽為(wèi)醫(yī)學(xué)領域裏程碑式的革命性突破！

在科(kē)研領域，類器官以近十年50倍增長(cháng)的發文(wén)數量引發衆多(duō)研究者的探讨和關注；在藥物(wù)研發領域，全球藥企紛紛入場布局類器官研究，目前已有(yǒu)輝瑞、艾伯維、強生、羅氏、默沙東、諾華、BMS、賽諾菲等全球TOP20藥企都在争相布局的這一未來領域。

與此同時，随着FDA批準了全球首個完全基于“類器官芯片”研究獲得臨床前數據的新(xīn)藥（NCT04658472）進入臨床試驗，也正式意味着“類器官芯片”實驗首次取代了傳統動物(wù)實驗，并且正式被官方認可(kě)！那麽就讓我們一起來深入了解下類器官吧！

1.究竟什麽是類器官？

我們可(kě)以将類器官通俗的理(lǐ)解為(wèi)類似于器官的細胞組織。而準确地講，類器官是由幹細胞（多(duō)能(néng)幹細胞，IPSc和成體(tǐ)幹細胞，ASCs)分(fēn)化而成的，在3D細胞外基質(zhì)中(zhōng)生長(cháng)的具(jù)有(yǒu)體(tǐ)内器官（部分(fēn)）功能(néng)的複雜微組織。

類器官培養是目前炙手可(kě)熱的體(tǐ)外三維培養技(jì )術，以幹細胞或臨床樣本為(wèi)來源，經過體(tǐ)外培養、定向分(fēn)化，自組裝(zhuāng)為(wèi)器官樣結構的細胞群。相比于傳統的 2D 細胞模型和 PDX 模型，它具(jù)有(yǒu)拟合度高、培養周期短、傳代穩定、易自動化等優勢，近年來被廣泛應用(yòng)于轉化醫(yī)學(xué)研究和藥物(wù)篩選中(zhōng)。

那麽類器官究竟是什麽樣子呢(ne)，我們可(kě)以一起看看下面這個視頻：

雖然類器官看起來既不透明又(yòu)神秘，但我們可(kě)以通過這段視頻動畫中(zhōng)的三維微型模型清晰地看到類器官的内部。

視頻從模拟明視野環境開始，慢慢放大到球形的類器官，類器官嵌入凝膠基質(zhì)中(zhōng)，背景中(zhōng)的纖維就是類器官。接着，視角平移到不同大小(xiǎo)的有(yǒu)機體(tǐ)上，顯示出它們表面凹凸不平的紋理(lǐ)。

從這裏我們進入一個類器官，顯示出橫截面。畫面切換到幾種标記物(wù)的免疫熒光染色，如藍色的CDX2、紅色的蛻皮素和綠色的CK20。視頻進一步放大，我們可(kě)以看到粉紅色的Ki67和黃色的MUC5AC。

接下來，視頻進一步進入質(zhì)膜橫截面，在這裏，我們看到腫瘤抗原，如頂部的PD-L1和PD-l2，下面我們看到細胞内的信号分(fēn)子，如RAS、FYN、SRC、PTEN等。

類器官能(néng)夠在培養中(zhōng)長(cháng)期擴增，同時保持表型和遺傳穩定性。

目前已有(yǒu)描述患者來源的各種健康和癌症組織來源的原代類器官，包括結腸、小(xiǎo)腸、胃、乳腺、食管、肺、肝、前列腺和胰腺。類器官是研究癌症的寶貴臨床前模型，與現有(yǒu)的人類或非人類動物(wù)癌症模型相比具(jù)有(yǒu)許多(duō)優勢。

類器官培養與連續細胞系的典型二維單層培養有(yǒu)顯著差異。

研究結果表明，這些新(xīn)一代體(tǐ)外模型适用(yòng)于大規模生物(wù)生産(chǎn)。這對于确保這些模型在研究界的廣泛可(kě)用(yòng)性至關重要，以促進臨床前藥物(wù)發現和基礎癌症研究等應用(yòng)。

類器官發展曆程(Claudia Corrò et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2020)

2. 為(wèi)何類器官備受研究者的關注？

為(wèi)何近年來類器官成為(wèi)科(kē)研熱點，并一度被贊譽為(wèi)具(jù)有(yǒu)革命性意義的醫(yī)學(xué)裏程碑式産(chǎn)物(wù)？

類器官的最大應用(yòng)場景是藥物(wù)測試和疾病研究。在過去，新(xīn)藥的研發常常面臨倫理(lǐ)和安(ān)全的挑戰，而類器官的應用(yòng)能(néng)夠模拟人體(tǐ)器官對藥物(wù)的反應，為(wèi)新(xīn)藥篩選提供更可(kě)靠的平台。

同時，研究人員可(kě)以通過類器官模型更好地理(lǐ)解疾病的發展機制，加速治療方法的研究和創新(xīn)。類器官組織不僅改變了癌症的研究規則，而且也成為(wèi)了解藥物(wù)毒性和開發個性化治療的工(gōng)具(jù)。這些人體(tǐ)器官組織的三維模型允許科(kē)學(xué)家對正常或患病組織進行臨床前體(tǐ)外研究，是人類癌症模型倡議組織（Human Cancer Models Initiative，HCMI）的重點研究方向。

此外，類器官在形成類器官的細胞之間（類器官内異質(zhì)性）、同一環境中(zhōng)的類器官之間以及個體(tǐ)患者之間（類細胞間異質(zhì)性）表現出異質(zhì)性和可(kě)變性。這種異質(zhì)性有(yǒu)助于概括個體(tǐ)之間的差異，特别是在人類疾病的背景下的癌症研究中(zhōng)有(yǒu)價值，以模拟個性化醫(yī)學(xué)的患者特定癌症發展。相似的是，類器官内的變化反映了組織細胞組成的複雜性。

類器官未來可(kě)能(néng)作(zuò)為(wèi)潛在的器官替代來源，解決器官捐贈短缺的問題。全球範圍内，等待器官移植的患者人數不斷增長(cháng)，而供應卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求。類器官的出現有(yǒu)望為(wèi)器官移植捐贈提供新(xīn)的思路，為(wèi)患者提供新(xīn)的希望，減少等待時間，挽救更多(duō)的生命，是醫(yī)學(xué)維度上極具(jù)價值的新(xīn)突破方向。

類器官技(jì )術的組成部分(fēn)Nature reviews methods primers

3. ATCC的類器官資源

ATCC與上文(wén)中(zhōng)提到的人類癌症模型倡議組織（HCMI）合作(zuò)，為(wèi)科(kē)學(xué)家提供了廣泛的下一代3D患者來源的體(tǐ)外癌症模型，其中(zhōng)也包含類器官。目前，ATCC收藏的類器官産(chǎn)品包括大腸、胰腺、食管、胃、小(xiǎo)腸、乳房、肝髒、肺、子宮、膽道、卵巢、腦、膽囊以及淋巴結等多(duō)種來源的産(chǎn)品。

相關産(chǎn)品也可(kě)以通過官網進行查詢，具(jù)體(tǐ)鏈接如下：https://www.atcc.org/search#q=organoid&sort=relevancy&numberOfResults=24&f:Contenttype=[Products]

應用(yòng)實例

已發表的文(wén)獻中(zhōng)，研究人員用(yòng)來自Illumina的一種能(néng)查詢超過850,000個CpG位點的微陣列芯片 Epigenetic Infinium Methylation EPIC Bead Chip (EPIC)，對ATCC提供的25種人類癌症類器官（見表1）進行DNA甲基化狀态做圖景分(fēn)析。

這篇文(wén)章提供了25種人類癌症類器官的表觀遺傳指紋特征，結果發現所研究的類器官能(néng)更好地保留原發組織的表觀遺傳背景，更接近相應原發腫瘤的DNA甲基化分(fēn)布。

分(fēn)析結果還表明這些類器官沒有(yǒu)正常細胞的污染，很(hěn)适合不受幹擾的分(fēn)析。所獲得的DNA甲基化數據免費對所有(yǒu)人開放以便于進一步的數據挖掘。

這些腫瘤模型對生物(wù)醫(yī)學(xué)研究界和制藥公(gōng)司開發抗癌藥物(wù)非常有(yǒu)用(yòng)。

表1 來自ATCC的25種人類癌症類器官信息

與此同時，為(wèi)了簡化類器官培養，ATCC還開發了類器官生長(cháng)所需的試劑盒産(chǎn)品，該試劑盒由一次性添加劑組成，用(yòng)于簡化培養基的制備。

這些試劑盒包含最昂貴和最繁瑣的添加劑和試劑，減少了制備培養基所需的時間和精(jīng)力，并确保類器官的成功生長(cháng)。

類器官試劑盒的使用(yòng)也相當簡單，您隻需向試劑盒中(zhōng)包含的小(xiǎo)瓶中(zhōng)添加适當體(tǐ)積的基礎培養基，并充分(fēn)混合即可(kě)。用(yòng)移液管将重組試劑盒成分(fēn)移到基礎培養基中(zhōng)，并添加适當體(tǐ)積的條件培養基。

将這種混合物(wù)通過一個瓶蓋過濾裝(zhuāng)置，就可(kě)以培養你的類器官啦！

目前，類器官研究正處于蓬勃發展的階段。科(kē)學(xué)家們利用(yòng)生物(wù)打印技(jì )術、幹細胞研究以及生物(wù)材料的創新(xīn)，不斷改進類器官的構建和功能(néng)。例如，他(tā)們成功地培養出具(jù)有(yǒu)相似心髒功能(néng)的人工(gōng)心髒，甚至在實驗室中(zhōng)展示了能(néng)夠實現肝髒解毒功能(néng)的類器官，種種實驗都表明類器官正帶領着醫(yī)療水平朝着更新(xīn)更便捷的方式去發展！

雖然類器官仍然存在一些尚待改進的優化空間以及實際操作(zuò)難題，但無論如何，類器官的出現标志(zhì)着醫(yī)學(xué)和科(kē)技(jì )的巨大進步。它們将推動人類的健康進化，為(wèi)疾病治療和器官移植提供新(xīn)的可(kě)能(néng)性！

如果對類器官有(yǒu)更多(duō)的疑問或者想法，歡迎在評論區(qū)留言與我們互動讨論！

參考資料：

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