類器官體外培養模型是一種在體外環境中，利用3D培養技術對干/祖細胞進行誘導分化，形成在結構和功能上都類似目標器官/組織的三維細胞復合體。以下是關于類器官體外培養模型的詳細解釋：

一、定義與特點

定義：類器官（Organoids）是在體外通過3D培養技術生成的，具有特定器官關鍵功能、結構和生物復雜性的迷你簡化版本。

特點：

人源性：類器官由人體細胞培養而成，因此具有人體器官的生物特性。

近生理性：類器官能夠模擬體內器官的部分或全部功能，為疾病研究和藥物篩選提供有力工具。

三維結構：類器官是在三維空間中培養的，具有類似真實器官的空間結構和細胞排列。

二、起源與發展

起源：類器官的研究起源于20世紀90年代前的再生醫學和干細胞研究，當時科學家們正在嘗試模仿人體組織的生長。

發展：

突破：20世紀90年代末到2000年代初，隨著干細胞技術的突破，荷蘭科學家Hans Clevers及其團隊成功利用干細胞在實驗室中培育出第一個處理腸類器官。

3D培養技術進步：2010年代，隨著3D培養技術的發展，研究人員開始嘗試將不同的干細胞懸浮在特殊的基質中，促使它們在三維空間中自我組織形成復雜的結構，以形成特定的類器官。

多樣化與精細化：2020年代至今，類器官技術持續進化，科學家不僅可以培育出更復雜、更精細的類器官，還能通過基因編輯等技術實現個性化培育。

三、構建與培養過程

物質基礎：類器官構建的物質基礎一般包括3D支架、含有各種生長因子的培養基及誘導添加物，以及干細胞、支持細胞或組織等。

培養環境：特定的培養環境包括調控氧氣、溫度、二氧化碳等模擬體內細胞生長環境的參數。

構建步驟：

選擇體外模型的源細胞：如體細胞、成體干細胞或多能干細胞等。

采用基于支架或無支架的3D細胞培養方法。

改變培養基成分和維持類器官生長所需的細胞因子等元素。

對上述步驟得到的細胞進行培養，從而得到類器官。

四、鑒定與檢測

檢測方法：類器官培養成功后，需要對其進行檢測和鑒定，以確保類器官與目標器官的一致性。常用的檢測方法包括實時成像觀察、生物標志物檢測（如WB、免疫熒光、qRT-PCR、流式細胞術等）、基因測序等。

功能評估：針對神經或心臟類器官，電生理檢測技術用于評估其神經元運動、運動電位或心肌收縮等功能表現。

五、應用與展望

應用：類器官模型在基礎醫學研究、藥物篩選和疾病模型等領域有廣泛應用。例如，腸道類器官被廣泛用于研究腸道疾病、微生物群落與宿主的相互作用，以及藥物對腸道的影響；腫瘤類器官為癌癥研究和治療提供了可靠的模型，特別是為個性化癌癥治療開辟了新的視野。

展望：隨著研究的不斷深入和技術的不斷革新，類器官作為一種理想的模型在人類健康的各個研究應用領域中將會扮演越來越重要的角色。快速篩選合適的環境、誘導策略和細胞起始狀態將會是縮短類器官研發過程的關鍵，加速類器官技術的開發。

綜上所述，類器官體外培養模型是一種具有廣闊應用前景和研究價值的體外模型，為疾病研究、藥物篩選和再生醫學等領域提供了強大的工具。