写入“十四五”计划：类器官如何填补医疗需求与资源的鸿沟？
发布时间：
2024-06-05
自从荷兰乌特勒支大学的Hans Clevers课题组于2009年率先报道了通过小鼠小肠干细胞成功构建小肠类器官（又称为mini-gut）以来，类器官相关研究迅猛发展。类器官模型因为其独特的优势为生物医学研究带来革命性的变化，迅速成为世界各国科学家的宠儿。科学家们怀着好奇心不断探索小小类器官背后隐藏的奥秘，希望能够充分了解类器官这个独特的新模型，并为生物医学研究以及临床医学应用方面贡献力量。
2013年，类器官被《Science》杂志评为年度十大技术。2015 年，MIT 科技评论将类器官技术列为全球十大突破性技术之一；2018年初，类器官被《Nature Methods》评为2017年度方法。2019 年，《The New England Journal of Medicine》杂志将其称为优良的临床前疾病模型。学术界可谓盛誉不断。
在Pubmed上搜索 “Organoids” 这一词条，类器官相关文章从2010年的42篇，在短短十年间，跃升到截至本文时间的22400篇。类器官以极迅猛的态势成为研究热点。
2021年1月，我国科技部下发的《关于对“十四五”国家重点研发计划6个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》中，把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发计划中首批启动重点专项任务的项目，标志着我国将愈加重视类器官技术的发展。
类器官受到各界极大重视，相关研究论文爆发式增长，我们不禁发问：类器官究竟能为我们解决哪些医疗和药物研发困境？
基础医学与应用的桥梁
类器官（Organoids）指利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维（3D）培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物。尽管类器官并不是真正意义上的人体器官，但能在结构和功能上模拟真实器官，能够最大程度地模拟体内组织结构及功能并能够长期稳定传代培养。
根据细胞来源的不同，类器官分为成体干细胞 (Adult stem cell，ASC)、多能干细胞(Pluripotent stem cell ，PSC) 或 肿 瘤 类 器 官 (Patient-derived organoid，PDO)，而 PSC 又分为胚胎干细胞 (Embryonic stem cell，ESC) 和诱导多能干细胞 (induced Pluripotent stem cell, iPSC) 。
类器官拥有与来源组织一致的可自我更新的干细胞群，并且可通过使用含有特定细胞因子的培养基诱导这些干细胞扩增，从而实现类器官的稳定传代和持续培养。类器官包括多种细胞类型，更好地模拟了人体内细胞间、细胞与基质间的相互作用，从形态结构和表观遗传学方面都能很好地体现来源组织的特点，从而能更加仿真地了解人体内各种器官的生理病理机制，因此类器官在基础研究和临床诊疗研究中拥有广阔的应用前景。
近年来，类器官技术进入新的发展阶段，它不再是实验室中的孤独舞者，而是融入到医学、生物技术和制药等诸多领域，带来了翻天覆地的变革。相比传统的二维培养模型，类器官代表着一种能够概括整个生物体生理过程的创新技术，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。从模拟简单的细胞结构到如今能够重现器官复杂的生理功能，类器官技术逐步释放自身应用价值，落地应用场景不断拓展和丰富。
与动物模型相比，类器官模型的操作更简单，还能用于研究疾病发生和发展等机理，因而类器官技术在研究发育生物学和疾病建模、药物筛选和研发、精准医学、再生医学、类器官芯片，甚至类器官智能等领域展现出无限可能。
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2024/06/05
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