类器官是一种在体外培养的细胞聚集体且结构和功效类似于真实器官。随着细胞成像和剖析系统的进步以及新支架和基质的应用,细胞越来越多地生长为三维模型,这也使类器官的培养成为如今的研究热点。
可以搏动的心脏类器官 (Lee J. et al.)
作为一个新兴的技术,类器官在科学研究领域潜力巨大,包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制、精准医疗以及药物毒性和药效试验。类器官培养使研究人体发育提供了不受伦理限制的平台,为药物筛选提供了新的平台。
相比古板的二维培养模型,类器官代表着一种能够概括整个生物体生理历程的立异技术,具有更接近生理细胞组成和行为、更稳定的基因组、更适合于生物转染和高通量筛选等优势。
与动物实验相比,类器官能模拟动物实验不易或不可准确代表的人体发育和疾病的爆发生长历程,并可实现实时成像和更为切合实验伦理要求。
疾病模型 | 优点 | 缺点 |
二维细胞培养物 | 易操作 | 生理性再现的有限性 |
类器官 | 可模拟细胞间运缺乏血管化及免疫系统动、交流,具有基因稳定性 | 缺乏血管化及免疫系统,操作上保存不稳定性 |
动物模型 | 最接近生理现象 | 涉及相关伦理问题,可操作性有限(如基因编辑) |
表1:差别疾病模型比较
高效实现3D球体的形成
制止细胞在体外平面培养外貌扁平化破裂异常
解决细胞体外培养丧失其剖析表型的问题
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超低附着外貌具有特殊涂层,可大大减少附着卵白的结合。这最大限度地减少了细胞附着和扩散。
ü 将细胞坚持在悬浮、未附着的状态
ü 避免干细胞附着介导的剖析
ü 避免锚定依赖性细胞破裂
ü 少附着卵白和血清卵白与底物的结合
ü 增进3D多细胞球体的形成
类器官仍然保存一些局限性,与动物模型相比,缺乏功效性的血管系统、神经系统或免疫系统是类器官的缺点,这些缺点使类器官远远比不上体内模型。在现阶段,疫苗和药物开发仍然需要动物模型。
未来,类器官将用于模拟更庞大的器官,模拟器官内相互作用,并探索致病机制。来自健康或患者的类器官,可提供差别年龄、性别或种族群体个体的易感性的可靠分子评估,并为目今和未来提供个性化的治疗战略。