一分鐘了解3D培養(yǎng)-類器官

作為一種新的疾病模型，類器官具有“遺傳信息保真性、組織結(jié)構(gòu)相似性、可模擬人體藥物治療反應(yīng)"等多種先天優(yōu)勢(shì)，一躍成為近年來國(guó)自然申請(qǐng)及高分文章發(fā)表的“藍(lán)海領(lǐng)域"。那么什是“類器官"？它有什么優(yōu)勢(shì)？它會(huì)應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？Now，千舍帶您一起了解下.......

1、什么是類器官：

類器官（Organoids）是器官特異性細(xì)胞類型的3D細(xì)胞集合，這些細(xì)胞從干細(xì)胞或器官祖細(xì)胞發(fā)育而來，并能以與體內(nèi)相似的方式在體外進(jìn)行自我分化和組建。

三大要素：

必須要有不同的細(xì)胞類型、具有原器官部分功能、組成和原器官相似；

類器官分為兩類：

組織來源類器官和多能干細(xì)胞來源類器官。

類器官類型：

腫瘤類器官和正常類器官

目前已經(jīng)成功培養(yǎng)出人體絕大部分具有部分生理結(jié)構(gòu)和功能的類器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦、前列腺、胰腺和視網(wǎng)膜等。

2、類器官發(fā)展歷史：

2009年，Hans Clevers實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建成功腸類器官；

2013年，類器官被《科學(xué)》雜志評(píng)為年度技術(shù)。

2018年，類器官被評(píng)《自然·方法》評(píng)為2017年度技術(shù)。

3、類器官特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

類器官是源自人類干細(xì)胞、器官特異性祖細(xì)胞、分離腫瘤組織的體外三維培養(yǎng)的微組織，成功率相對(duì)較高。由于類腫瘤在結(jié)構(gòu)和功能上都很好地模仿原代組織，并保留了組織病理學(xué)特征、遺傳特征、突變景觀，甚至對(duì)治療的反應(yīng)（圖1A），類器官逐漸成為體外研究腫瘤發(fā)生和癌癥進(jìn)展的優(yōu)良工具，并在轉(zhuǎn)化研究中顯示出巨大的潛力。

患者來源類器官（PDO）構(gòu)建過程主要包括兩個(gè)步驟：（1）含有多能干細(xì)胞（PSC）、成體干細(xì)胞或癌癥干細(xì)胞的人類腫瘤組織偶爾首先使用機(jī)械和化學(xué)方法將腫瘤組織解離成非常小的片段、細(xì)胞簇或單細(xì)胞；（2）然后在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下在具有ECM組分的水凝膠中培養(yǎng)（圖1B）。

腫瘤類器官能夠真實(shí)保留原始腫瘤的形態(tài)結(jié)構(gòu)和腫瘤異質(zhì)性，并具有培養(yǎng)時(shí)間短、增殖效率高、可長(zhǎng)期保存等優(yōu)勢(shì)。2018年，Science發(fā)表了腫瘤類器官體外藥敏測(cè)試指導(dǎo)臨床用藥的里程碑式研究：類器官藥篩達(dá)到了93%的特異性，百分100的靈敏度、88%的陽性預(yù)測(cè)率和百分100的陰性預(yù)測(cè)率。

周期短，可高通量藥物活性篩選

4、類器官應(yīng)用方向：

4.1 個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療

 2022年相繼出臺(tái)了《類器官藥物敏感性檢測(cè)指導(dǎo)腫瘤精準(zhǔn)治療臨床應(yīng)用專家共識(shí)（2022年版）》和 《腫瘤類器官診治平臺(tái)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)專家共識(shí)（2022年版）》

4.2 新藥篩選/評(píng)估、類器官生物庫

 類器官目前可篩選的藥物種類包括化療藥、小分子靶向藥、抗體藥物等。指標(biāo)包括IC50以及細(xì)胞抑制率。

4.3 藥物毒理評(píng)估

  2022年，FDA類器官研究數(shù)據(jù)取代傳統(tǒng)動(dòng)物模型。

4.4 基因/細(xì)胞治療

 2021年，中國(guó)藥jian局藥審中心（CDE）發(fā)布《基因治療產(chǎn)品非臨床研究與評(píng)價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》和《基因修飾細(xì)胞治療產(chǎn)品非臨床研究技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》指出：如果沒有合適的動(dòng)物模型滿足試驗(yàn)需要，應(yīng)當(dāng)依據(jù)科學(xué)原理開發(fā)相應(yīng)的動(dòng)物模型或使用更完善的體外試驗(yàn)系統(tǒng)、替代性模型（例如類器官）開展試驗(yàn)。"

4.5 科學(xué)研究模型

類器官在器官發(fā)育、基因編輯、疾病建模等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，至2022年10月份，PubMed上收錄有關(guān)“organoid"的文章數(shù)量達(dá)到10618篇，僅2022年截止到10月，就有2359篇，文章數(shù)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

4.6 再生醫(yī)學(xué)/QG移植

2021年 Science期刊上發(fā)表了，膽管微型器官可用于修復(fù)受損的人類肝臟，這是這種技術(shù)S先用于人體器官。

5、國(guó)家政策支持：

 2021年1月28日，科技部下發(fā)的《關(guān)于對(duì)“十四五"國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃6個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型"列為“十四五"國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中S批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)。另外，“十四五"國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中重點(diǎn)指出，類器官作為一項(xiàng)重大的技術(shù)突破被用于疾病模型的建立中，且可用于研究病理狀態(tài)下干細(xì)胞變異、異質(zhì)性及其發(fā)生機(jī)理，挖掘疾病診療的新靶標(biāo)，探索診療新策略。類器官技術(shù)在未來將有非常大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

6、 腫瘤類器官庫建設(shè)：

  6.1 腫瘤類器官實(shí)體庫建設(shè)。包括腫瘤活組織采集、培養(yǎng)、鑒定、以及保藏。

  6.2 腫瘤類器官數(shù)據(jù)庫建設(shè)。包括腫瘤類器官保藏信息數(shù)據(jù)庫和臨床信息數(shù)據(jù)庫, 整合臨床信息、組學(xué)信息、應(yīng)用信息等，構(gòu)建完整的生物信息數(shù)據(jù)庫。

  6.3 腫瘤類器官規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。包括研究探討制定腫瘤類器官技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)框架體系，以及腫瘤類器官相關(guān)系列技術(shù)規(guī)范、相關(guān)系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)乃至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

  類器官可直接來源于患病組織（PDO，Patient derived organoid)，建立的Organoid Biobank 可以為藥物開發(fā)研究提供藥敏性數(shù)據(jù)，幫助個(gè)體化用藥和再生醫(yī)學(xué)的研究。

 大量的類器官可以隨時(shí)調(diào)用，進(jìn)行有目的的凍存與復(fù)蘇，可開展針對(duì)性的科研實(shí)驗(yàn)研究。

  已開始項(xiàng)目如：《北京常見多發(fā)肺癌類器官樣本資源庫的建立》、復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院建設(shè)的腸癌類器官庫等！

了解完“類器官"的種種，想要發(fā)表高分論文的童鞋們是不是心動(dòng)了？我司新品“類器官"培養(yǎng)基試劑盒即將面世.....

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