人類干細(xì)胞產(chǎn)生的 3D 微型組織，可用于在體外研究正常人類生物學(xué)和人類疾病。
日本慶應(yīng)大學(xué)醫(yī)學(xué)院（Keio University School of Medicine）的干細(xì)胞研究人員 Toshiro Sato 在實(shí)驗(yàn)室的顯微鏡下觀察了一個(gè)培養(yǎng)皿。不過他看到的不是一片細(xì)胞，而是更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)——肉眼幾乎無法看清的球形組織。這些組織就是類器官。在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件，干細(xì)胞會(huì)分化，并排列成與特定組織或器官類似的 3D 結(jié)構(gòu)。
在癌癥研究和藥物開發(fā)中，類器官已經(jīng)證明了自身的價(jià)值。國(guó)際人類癌癥模型計(jì)劃（International Human Cancer Models Initiative）正在開發(fā)“二代”類器官模型，其中某些 DNA 序列已被注釋。通過研究臨床數(shù)據(jù)，研究人員可以將他們?cè)陬惼鞴偕系陌l(fā)現(xiàn)與患者特征和結(jié)果聯(lián)系起來。美國(guó)國(guó)家癌癥研究所癌癥基因組辦公室（National Cancer Institute’s Office of Cancer Genomics）的主任 Daniela S. Gerhard 表示，今年晚些時(shí)候，人們就可以從美國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（American Type Culture Collection, ATCC）訂購(gòu)這些類器官了。ATCC 最開始將提供約 150 種不同的類器官模型，目前售價(jià)尚未確定。由 Clevers 擔(dān)任首席科學(xué)家的 Hubrecht 類器官生物樣本庫(kù)（Hubrecht Organoid Technology biobank）提供了數(shù)百種來自成體干細(xì)胞的不同類型的器官，價(jià)格在 2000 到 3000 歐元之間（折合 1700-2600 美元）。Clevers 等人使用來自 18 名患者的結(jié)腸直腸癌細(xì)胞衍生的類器官來檢測(cè) 83 種抗癌化合物。類器官中的耐藥模式與已知的耐藥突變相對(duì)應(yīng)，表明類器官可用于預(yù)測(cè)患者對(duì)特定藥物的反應(yīng)。
Clevers 指出，由 ES 細(xì)胞和 iPS 細(xì)胞衍生出來的組織是研究復(fù)雜的發(fā)育過程的理想模型，但它們的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，可能需要數(shù)周或數(shù)月；若由成體干細(xì)胞構(gòu)建類器官，則生產(chǎn)周期短一些。由于構(gòu)建時(shí)間短，被引入突變的概率也更小，因此相對(duì)于 ES 和 iPS，由成體干細(xì)胞構(gòu)建的類器官的重現(xiàn)性更好。
OOC 組織來源：通常來自從人體分離的細(xì)胞系或分化細(xì)胞，但也可以來源于干細(xì)胞。主要優(yōu)勢(shì)：重復(fù)性和一致性，可加入生物力學(xué)特征。未來發(fā)展：使用 iPS 細(xì)胞和干細(xì)胞，而非來自患者的細(xì)胞系來構(gòu)建，以增加對(duì)個(gè)性化藥物的適用性。了解更多信息：National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine webinar ‘The NIH Microphysiological Systems Program’ (see go.nature.com/2hm3bch)類器官來源：由自組織 ES 細(xì)胞、iPS 細(xì)胞或成體干細(xì)胞產(chǎn)生。主要優(yōu)勢(shì)：可用于研究單細(xì)胞發(fā)育成器官的過程，以及發(fā)育疾病中的相關(guān)過程。未來發(fā)展：提高需要獲得穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果，如藥物測(cè)試的可重復(fù)性和實(shí)用性；并找到構(gòu)建類器官中的血管的方法。了解更多信息：Cell Press webinar ‘Organoids and beyond — 3D tissue in a dish’ (see go.nature.com/2jiumvb)
原文檢索：C. Y. Tachibana. (2018)Stem-cell culture moves to the third dimension. Nature, 558: 329-331. 張潔 / 編譯
