類(lèi)器官體外培養(yǎng)模型是一種在體外環(huán)境中，利用3D培養(yǎng)技術(shù)對(duì)干/祖細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)分化，形成在結(jié)構(gòu)和功能上都類(lèi)似目標(biāo)器官/組織的三維細(xì)胞復(fù)合體。以下是關(guān)于類(lèi)器官體外培養(yǎng)模型的詳細(xì)解釋?zhuān)?/span>
一、定義與特點(diǎn)
定義：類(lèi)器官（Organoids）是在體外通過(guò)3D培養(yǎng)技術(shù)生成的，具有特定器官關(guān)鍵功能、結(jié)構(gòu)和生物復(fù)雜性的迷你簡(jiǎn)化版本。
特點(diǎn)：
人源性：類(lèi)器官由人體細(xì)胞培養(yǎng)而成，因此具有人體器官的生物特性。
近生理性：類(lèi)器官能夠模擬體內(nèi)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(jié)構(gòu)：類(lèi)器官是在三維空間中培養(yǎng)的，具有類(lèi)似真實(shí)器官的空間結(jié)構(gòu)和細(xì)胞排列。
二、起源與發(fā)展
起源：類(lèi)器官的研究起源于20世紀(jì)90年代前的再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們正在嘗試模仿人體組織的生長(zhǎng)。
發(fā)展：
突破：20世紀(jì)90年代末到2000年代初，隨著干細(xì)胞技術(shù)的突破，荷蘭科學(xué)家Hans Clevers及其團(tuán)隊(duì)成功利用干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中培育出第一個(gè)處理腸類(lèi)器官。
3D培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)步：2010年代，隨著3D培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，研究人員開(kāi)始嘗試將不同的干細(xì)胞懸浮在特殊的基質(zhì)中，促使它們?cè)谌S空間中自我組織形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以形成特定的類(lèi)器官。
多樣化與精細(xì)化：2020年代至今，類(lèi)器官技術(shù)持續(xù)進(jìn)化，科學(xué)家不僅可以培育出更復(fù)雜、更精細(xì)的類(lèi)器官，還能通過(guò)基因編輯等技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培育。
三、構(gòu)建與培養(yǎng)過(guò)程
物質(zhì)基礎(chǔ)：類(lèi)器官構(gòu)建的物質(zhì)基礎(chǔ)一般包括3D支架、含有各種生長(zhǎng)因子的培養(yǎng)基及誘導(dǎo)添加物，以及干細(xì)胞、支持細(xì)胞或組織等。
培養(yǎng)環(huán)境：特定的培養(yǎng)環(huán)境包括調(diào)控氧氣、溫度、二氧化碳等模擬體內(nèi)細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境的參數(shù)。
構(gòu)建步驟：
選擇體外模型的源細(xì)胞：如體細(xì)胞、成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞等。
采用基于支架或無(wú)支架的3D細(xì)胞培養(yǎng)方法。
改變培養(yǎng)基成分和維持類(lèi)器官生長(zhǎng)所需的細(xì)胞因子等元素。
對(duì)上述步驟得到的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，從而得到類(lèi)器官。
四、鑒定與檢測(cè)
檢測(cè)方法：類(lèi)器官培養(yǎng)成功后，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和鑒定，以確保類(lèi)器官與目標(biāo)器官的一致性。常用的檢測(cè)方法包括實(shí)時(shí)成像觀察、生物標(biāo)志物檢測(cè)（如WB、免疫熒光、qRT-PCR、流式細(xì)胞術(shù)等）、基因測(cè)序等。
功能評(píng)估：針對(duì)神經(jīng)或心臟類(lèi)器官，電生理檢測(cè)技術(shù)用于評(píng)估其神經(jīng)元運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)電位或心肌收縮等功能表現(xiàn)。
五、應(yīng)用與展望
應(yīng)用：類(lèi)器官模型在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究、藥物篩選和疾病模型等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，腸道類(lèi)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(duì)腸道的影響；腫瘤類(lèi)器官為癌癥研究和治療提供了可靠的模型，特別是為個(gè)性化癌癥治療開(kāi)辟了新的視野。
展望：隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷革新，類(lèi)器官作為一種理想的模型在人類(lèi)健康的各個(gè)研究應(yīng)用領(lǐng)域中將會(huì)扮演越來(lái)越重要的角色?？焖俸Y選合適的環(huán)境、誘導(dǎo)策略和細(xì)胞起始狀態(tài)將會(huì)是縮短類(lèi)器官研發(fā)過(guò)程的關(guān)鍵，加速類(lèi)器官技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
綜上所述，類(lèi)器官體外培養(yǎng)模型是一種具有廣闊應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值的體外模型，為疾病研究、藥物篩選和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的工具。
