拯救小白鼠类器官技术

　　翻译：吴智明医生
　　审核：广州中医药大学第一附属医院 王海彬教授
　　文章所属：王海彬教授团队，转发请标明出处。背景
　　由于多能干细胞具有分化潜能，因此几乎可以产生任何类型的细胞，因此可用于模拟发育和疾病，甚至有望提供细胞替代疗法。干细胞通过三维培养系统培育，产生类似于整个器官的结构，这被称为类器官。
　　类器官来自多能干细胞或分离的器官祖细胞，它们分化形成器官样组织，并表现出多种细胞类型，这些细胞类型自我组织以形成与体内器官类似的结构。该技术建立在干细胞技术以及经典的发育生物学和细胞混合实验的基础上。这些研究说明了器官发生期间结构组织中的两个关键事件：细胞分选和有限空间内的细胞系定型。这两个过程都在类器官中得到体现，它们可以自组装形成器官本身的细胞组织。
　　类器官的产生和治疗潜力。类器官可以从人类多能干细胞（PSC）衍生出许多器官。像体内器官发生一样，类器官生物通过细胞分选和前体细胞的有限空间内的细胞系定型自行组织。通过引入疾病突变或使用患者来源的PSC，类器官可以用于模拟疾病。未来的应用可能包括药物测试，甚至组织替代疗法。 进展
　　已经从小鼠和人类干细胞产生了许多器官的类器官。迄今为止，人类多能干细胞已经被诱使产生肠，肾，脑和视网膜的类器官，以及被称为肝芽的类肝脏类器官。这些系统的培养方法彼此各异，重点是大致再现内源性发育过程。迄今为止最先进的方法是组合使用生长因子或营养物来驱动器官前体组织分化。然后，应用许可的三维培养环境，通常还会使用细胞外基质凝胶（如Matrigel）。这些复杂的结构为干细胞分化提供了一个独特的机会，可以在与体内发育极为相似的系统中模拟人体器官的发育。尽管在许多情况下是否完全相似尚待确定，但类器官已被应用于人类特定的生物学问题。确实，脑和视网膜类器官都已显示出可大致再现人体器官发育的特性，这是动物模型无法比拟的。自然还存在局限性，例如缺乏血液供应，但是未来的努力将推动该技术的发展，并有希望能够完全克服这些技术障碍。展望
　　类器官的治疗前景可能是潜力最大的领域。这些独特的组织具有模拟发育性疾病，退化性疾病和癌症的潜力。遗传障碍可以通过利用患者来源的诱导多能干细胞或引入疾病突变来建模。实际上，已经采用了这种类型的方法来从患者的肠，肾和脑干细胞中产生类器官。
　　此外，可以将模拟疾病的类器官用作药物测试的替代系统，该系统不仅可以更好地再现人类患者的病情，而且可以减少对动物实验。特别是由于人体肝脏独特的代谢特性，肝脏类器官代表了对类器官的高度期望，尤其是对于药物测试。最后，可以从患者细胞产生体外衍生的组织，以提供替代的器官替代策略。与目前的器官移植治疗不同，这种自体组织不会遭受免疫能力和排斥反应的困扰。部分组织制造部分身体
　　提及类器官-一种在培养皿中生长的器官状结构-可能会让人联想到科幻小说的图像。但是，类器官的产生是非常真实的，对器官形态和功能的了解也源于对它们的研究。Lancaster和Knoblich认为类器官的结构包括一种以上的器官细胞类型，具有天然的结构和功能特征。正常器官发育途径的知识指导这些结构的形成。类器官显示出对人类发育和疾病建模以及生物医学研究和再生医学的巨大希望。
　　半个世纪前进行的经典实验证明了脊椎动物细胞的巨大自组织能力。即使完全解离，细胞也可以重新聚集并重建器官的原始结构。最近，这个杰出的功能被用来从组织或胚胎干细胞重建部分器官甚至完整的器官。这种源自干细胞的三维培养物称为类器官。因为类器官可以从人类干细胞和患者来源诱导的多能干细胞中生长出来，所以它们具有模拟人类发育和疾病的潜力。此外，它们具有进行药物测试甚至未来器官替代治疗的潜力。在这里，我们总结了这个迅速发展的领域，并概述了类器官技术在未来生物医学研究中的潜力。干细胞
　　干细胞技术有望用于模拟发育，分析疾病机制和开发潜在疗法。直到最近，大多数干细胞方法都只关注特定的单一种群——干细胞衍生细胞类型，而不是器官的完整细胞类型集。但是，随着正在发展的组织的三维（3D）培养物（类器官）的发展，这种情况开始改变。
　　随着类器官技术即将成为一个独立的研究领域，对该术语的精确定义变得越来越重要。＂类器官＂术语，简单地定义为类似器官，已经相当宽松地用于多种结构，无论是在体外和体内。然而，基本定义暗示了器官的一些重要特征（专栏1 ）。首先，它必须包含一种以上的器官模型细胞类型；第二，它应表现出该器官的某些特定功能；第三，细胞的组织应类似于器官本身。这也意味着与器官在发育过程中建立其特征性组织的方式相似。因此，我们将类器官定义为：几种细胞类型例如干细胞或器官祖细胞，通过发育和类似于体内过程的细胞分选和有限空间内的细胞系定型形成的细胞集合。
　　注解：类器官
　　1、类器官： n.类似于器官。
　　这意味着：
　　1.多种器官特异性细胞类型
　　2.能够大致在线器官的某些特定功能（例如，排泄，过滤，神经活动，收缩）
　　3.集合在一起，在空间上类似于器官
　　类器官的形成再现了发育过程中自我组装的两个主要过程：细胞分选和有限空间内的细胞系定型。
　　2、定义：
　　从干细胞或器官祖细胞发育而来的器官特异性细胞类型的集合，并通过细胞分选和有限空间内的细胞系定型以类似于体内的方式自我组装。
　　References:
　　[1]. Lancaster, M.A. and J.A. Knoblich, Organogenesis in a dish: modeling development and disease using organoid technologies. Science, 2014. 345(6194): p. 1247125.