一分鐘了解3D培養-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、組織結構相似性、可模擬人體藥物治療反應"等多種先天優勢，一躍成為近年來國自然申請及高分文章發表的“藍海領域"。那么什是“類器官"？它有什么優勢？它會應用于哪些領域？Now，千舍帶您一起了解下.......

1、什么是類器官：

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

三大要素：

必須要有不同的細胞類型、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

目前已經成功培養出人體絕大部分具有部分生理結構和功能的類器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦、前列腺、胰腺和視網膜等。

2、類器官發展歷史：

2009年，Hans Clevers實驗室構建成功腸類器官；

2013年，類器官被《科學》雜志評為年度技術。

2018年，類器官被評《自然·方法》評為2017年度技術。

3、類器官特點優勢：

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

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

腫瘤類器官能夠真實保留原始腫瘤的形態結構和腫瘤異質性，并具有培養時間短、增殖效率高、可長期保存等優勢。2018年，Science發表了腫瘤類器官體外藥敏測試指導臨床用藥的里程碑式研究：類器官藥篩達到了93%的特異性，百分100的靈敏度、88%的陽性預測率和百分100的陰性預測率。

周期短，可高通量藥物活性篩選

4、類器官應用方向：

4.1 個性化精準醫療

 2022年相繼出臺了《類器官藥物敏感性檢測指導腫瘤精準治療臨床應用專家共識（2022年版）》和 《腫瘤類器官診治平臺的質量控制標準中國專家共識（2022年版）》

4.2 新藥篩選/評估、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。指標包括IC50以及細胞抑制率。

4.3 藥物毒理評估

  2022年，FDA類器官研究數據取代傳統動物模型。

4.4 基因/細胞治療

 2021年，中國藥jian局藥審中心（CDE）發布《基因治療產品非臨床研究與評價技術指導原則（試行）》和《基因修飾細胞治療產品非臨床研究技術指導原則（試行）》指出：如果沒有合適的動物模型滿足試驗需要，應當依據科學原理開發相應的動物模型或使用更完善的體外試驗系統、替代性模型（例如類器官）開展試驗。"

4.5 科學研究模型

類器官在器官發育、基因編輯、疾病建模等領域都有廣泛的應用前景，至2022年10月份，PubMed上收錄有關“organoid"的文章數量達到10618篇，僅2022年截止到10月，就有2359篇，文章數量呈現快速增長，逐漸成為研究的熱點。

4.6 再生醫學/QG移植

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

5、國家政策支持：

 2021年1月28日，科技部下發的《關于對“十四五"國家重點研發計劃6個重點專項2021年度項目申報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"國家重點研發計劃中S批啟動重點專項任務。另外，“十四五"國家重點研發計劃中重點指出，類器官作為一項重大的技術突破被用于疾病模型的建立中，且可用于研究病理狀態下干細胞變異、異質性及其發生機理，挖掘疾病診療的新靶標，探索診療新策略。類器官技術在未來將有非常大的應用價值和發展前景。

6、 腫瘤類器官庫建設：

  6.1 腫瘤類器官實體庫建設。包括腫瘤活組織采集、培養、鑒定、以及保藏。

  6.2 腫瘤類器官數據庫建設。包括腫瘤類器官保藏信息數據庫和臨床信息數據庫, 整合臨床信息、組學信息、應用信息等，構建完整的生物信息數據庫。

  6.3 腫瘤類器官規范和標準。包括研究探討制定腫瘤類器官技術規范及標準框架體系，以及腫瘤類器官相關系列技術規范、相關系列行業標準乃至國家標準。

  類器官可直接來源于患病組織（PDO，Patient derived organoid)，建立的Organoid Biobank 可以為藥物開發研究提供藥敏性數據，幫助個體化用藥和再生醫學的研究。

 大量的類器官可以隨時調用，進行有目的的凍存與復蘇，可開展針對性的科研實驗研究。

  已開始項目如：《北京常見多發肺癌類器官樣本資源庫的建立》、復旦大學附屬腫瘤醫院建設的腸癌類器官庫等！

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