类器官的发展历史

体外细胞培养是模拟人类发育和疾病的重要研究工具。尽管传统的单层细胞培养物在过去已被广泛使用，但它们缺乏组织结构和这种模型的复杂性，无法告知我们体内真正的生物学过程。

类器官技术的最新进展通过创建强大的三维（3D）模型来概括原代组织的细胞异质性，结构和功能，彻底改变了生物医学研究的体外培养工具。

先前学习过类器官技术可在培养皿中重建人体器官和疾病，从而为再生医学、药物发现和精准医学等许多转化应用带来巨大希望。

一、简单介绍

类器官是由干细胞或者从病人身上提取的肿瘤组织在特定的3D体外微环境下自组织发育而来的、高度模拟体内真实器官特征的小型化的体外器官模型。类器官可以在很大程度模拟目标组织或器官的遗传特征和表观特征，在器官发育、精准医疗、再生医学、药物筛选、基因编辑、疾病建模等领域都有广泛的应用前景。

类器官技术近些年来发展迅速，取得了许多令人震惊的成就。2013年，类器官被《科学》杂志评为年度十大技术。2018年初，类器官被评《自然·方法》评为2017年度方法。

2020年9月Jiyoung Lee等人研究出了可以自主搏动的心脏类器官，成果发表在Nature communication上。

可以搏动的心脏类器官[文献2]

二、类器官发展历程

类器官发展历程[1]

1907年，海绵细胞自我组织，再生一个完整的有机体；

1944年，分离的两栖动物原肾的分离聚合实验；

1960年，鸡胚多个器官分离聚集实验；

1961年，胚状体的体外分化；

1981年，从小鼠胚胎中建立的多能干细胞；

1987年，乳腺上皮组织成三维导管和ECM提取物中的导管。ECM提取物中肺泡II型上皮细胞的分化。

1998年，胚胎干细胞系建立于人囊胚；

2006年，来自小鼠成纤维细胞的 iPSC；

2008年，来自ESCs的3D大脑皮层组织；

2009年，来自成人肠道干细胞的肠道类器官；

2013年，来自hPSCs的脑器官，肾，肝，胰腺类器官；

2014年，前列腺，肺类器官；

2015年，乳腺、输卵管、海马类器官；

2020年，蛇毒腺类器官；

三、类器官的应用

类器官的应用[1]

类器官的其中一个研究热点便是病人来源的类器官 (Patient-Derived Organoids, PDOs)，因为此种方法通常用于肿瘤患者的疾病建模、研究与药物筛选，狭义上又常常被称为肿瘤类器官，比如我们先前学习过的使用类器官模型来研究胰腺癌。

肿瘤类器官的发展开始于2013年，自此之后呈逐年上升趋势。肿瘤类器官是指将患者活检、穿刺或手术切除组织在基质胶中培养数周得到的类器官。肿瘤类器官在高度保持源肿瘤的异质性和患者之间的异质性的同时，类器官个体间形态、尺度保持基本均一，为肿瘤发病机理研究、药物筛选、个性化精准医疗、再生医学等领域提供了快速、优良的技术平台。

在基因编辑、毒理研究、疾病模型、药物发现等领域均已经开始应用。

小结

对类器官和工程技术结合的进一步研究将为下一代类器官平台开辟令人兴奋的途径，以模拟更复杂的人类生理和病理，并开发其在再生医学中的潜力。

文献来源：

1、Corrò C, Novellasdemunt L, Li VSW. A brief history of organoids. Am J Physiol Cell Physiol. 2020;319(1):C151-C165. doi:10.1152/ajpcell.00120.2020.

2、Lee J, Sutani A, Kaneko R, et al. In vitro generation of functional murine heart organoids via FGF4 and extracellular matrix. Nat Commun. 2020;11(1):4283. Published 2020 Sep 3. doi:10.1038/s41467-020-18031-5.

来源：Of Studies 2023-04-12