肺类器官——研究人类肺部发育和疾病的新途径

肺系统由气道和肺泡腔两部分组成,其组织和细胞的复杂性保证了肺部的免疫防御和气体交换功能.虽然传统体外细胞实验和动物模型已被广泛用于阐明人体肺发育、生理学和发病机制,但这些模型不能准确地再现人体肺部环境和细胞之间的相互作用.研究发现肺类器官是目前最接近人类肺系统的模型,而以肺类器官为代表的体外肺模型也成为研究肺发育、功能和疾病病理学的一种更容易获得的工具.本文主要介绍肺类器官的主要类别及研究现状、肺类器官的培养过程、肺类器官技术的独特应用、肺类器官培养的主要局限.     

三维条件下类器官培养的研究进展

类器官是成熟器官来源的三维上皮结构,包含干细胞或祖细胞,能够独立扩增并且分化为器官特异性上皮.利用三维方法培养类器官技术在组织再生、研究机体生理病理学、构建疾病模型及药物筛选等方面均有广阔的前景应用.本文将就三维条件下类器官培养的基础、应用和前景作一简要综述.     

类器官技术在肺部疾病研究中的应用

类器官主要是指成体干细胞、人类多能干细胞或胚胎干细胞通过三维培养建立的一种能够高度模拟原组织或器官的结构和功能的体外模型,与人体组织具有高度同源性及遗传一致性,目前在人体各个系统的研究中均有广泛应用。本文就类器官技术在肺部疾病研究中的应用作一综述,以期为肺部疾病的研究发展提供参考方向。     

结直肠恶性肿瘤类器官和类组装体的药物筛选新进展及临床应用展望

类器官(organoid)、类组装体(assembloids)作为具有三维结构的微器官, 可高度模拟来源组织的形态结构与生理功能, 培养出有稳定表型的组织结构, 是用于临床疾病研究的良好模型。类器官、类组装体相关研究进展迅速, 应用前景广阔, 在生理学、器官移植、生物信号传导、药物研发、高通量筛选及肿瘤个体化治疗等研究中具有重要意义。本文针对类器官、类组装体在结直肠恶性肿瘤中的研究进展进行简要综述, 探讨了类器官、类组装体模型的产生、发展进程, 概括了现有的类器官、类组装体培养技术及其应用场景, 特别是在结直肠恶性肿瘤研究和药物筛选等方面的进展。这些研究成果表明类器官、类组装体作为结直肠恶性肿瘤研究中一种新颖可靠的临床模型, 在高通量药物筛选中优点突出, 可结合联合液体活检、基因编辑、肿瘤免疫治疗等技术在多个研究领域发挥效用。     

类器官培养的研究进展

类器官是将具有干性潜能的细胞进行3D培养，从而形成相应器官的部分组织。类器官能准确模拟体内上皮结构并能长期传代培养。这些模型的目的是为了从分子水平到细胞、组织、器官或整个有机体来阐述身体的功能。目前已成功建立了人与鼠胃、小肠、肝脏、胰腺、前列腺等类器官模型［1－4］。这些类器官模型均能进行长期培养，且具有稳定的表型和遗传学特征。类器官的培养为我们建立了更可靠的疾病模型，而且类器官也可作为筛选药物的新途径。类器官的培养不仅开发了一种检测细胞介导的和药物引起的疾病模型新方法，同时也开辟了基因和干细胞治疗疾病的新途径。     

心脏类器官的研究进展及其临床应用

心血管疾病是对人类健康的严重威胁，也是全球死亡的主要原因。传统的二维（two dimensional，2D）细胞模型及动物模型具有各自的局限性，不能完全适用于心血管疾病的发病机制及治疗研究。类器官是一种在体外三维（threedimensional，3D）培养并模拟体内器官的细胞结构，可以更准确地保留体内细胞的生物学特性和功能，为心血管疾病的研究开辟了新的方向与思路。目前众多研究报道了心脏类器官的构建方法及其在药物实验、疾病模型、再生医学与治疗等方面的应用。文章概述了心脏类器官的构建方法及其在临床上的应用，同时也提出了其发展前景和局限性。     

类器官模型在结直肠癌研究中的应用

类器官是近年来逐渐兴起的一种新型研究模型，在疾病发展、药物筛选、新药研发、个性化医疗等领域应用前景广阔。近年来，结直肠癌类器官模型已较为成熟，本文对结直肠癌研究中的常见模型及其类器官模型的构建与应用现状作一综述。     

心脏类器官的生物构建策略及应用进展

类器官是一种在体外利用人诱导多能干细胞构建的三维生物组织工程,能够高度的模拟体内细胞的生物学特性和功能。在全球范围内,心血管疾病是导致死亡的主要原因,相关研究主要局限于传统的二维细胞和动物模型。人类心脏类器官是复杂的多细胞聚集物,包括心脏组织的转录、功能和形态特征,在疾病机制研究、药物实验、再生医学等领域的发挥重要作用。本文主要介绍心脏类器官模型的生成方法,类器官在心血管疾病中应用进展,及心脏类器官的前景和面对的挑战。     

小鼠小肠类器官体外培养体系的建立与应用

目的 建立一种研究肠上皮细胞的体外模型—小肠类器官培养体系，探索其相关病理检测技术方法，为肠道相关疾病的体外研究提供便利平台。方法 将小鼠肠上皮隐窝分离并培养成小肠类器官，体外模拟肠上皮的生长发育过程。通过制作石蜡切片，探索应用免疫组化技术以及基于基质胶中类器官三维水平免疫荧光技术对相应的增殖与分化信号进行检测。结果 探索并建立了小肠类器官体外培养体系，应用石蜡切片免疫组化技术与三维水平免疫荧光技术能够准确检测小肠上皮结构的生长发育状态。结论 小肠类器官体外培养体系的建立与免疫检测技术的应用，将逐渐使其成为人们研究肠道相关疾病最为有利的技术手段。     

人脑类器官在神经发育疾病研究中的应用

人脑类器官是由人多能干细胞(hPSC)包括人胚胎干细胞(hESC)和人诱导多功能干细胞(hiPSC)衍生而来的三维组织,能模拟人大脑的结构和功能,作为神经发育疾病的体外研究模型独具优势。本文将对神经疾病体外模型建立和发展的历程、脑类器官在神经发育疾病研究中的应用、相关前沿技术和脑类器官技术的结合等进行综述和展望。     

人类3D大脑类器官研究进展

人类3D大脑类器官为研究人脑发育和神经系统疾病提供了新的模型。体外培育的人类3D大脑类器官主要是由人多能干细胞（human pluripotent stem cell,hPSC）,包括人胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）和诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPSC）分化而来。iPSC重编程技术与3D大脑类器官技术相结合,可以获得来自患者的iPSC并分化成包括神经元及大脑类器官在内的几乎任何人体细胞或组织,是动物实验向临床试验转化的桥梁。本文回顾了从多能干细胞技术到3D大脑类器官诞生并发展的历程,介绍了以3D大脑类器官为工具构建脑发育和神经系统疾病的研究模型,讨论了大脑类器官在其他方面的应用和相关技术的研究进展,并分析了3D大脑类器官的局限性及其未来可能的发展方向。     

类器官的研究现状及应用前景

类器官(Organoid)是应用体外三维(3-Dimensional,3D)培养技术建立的结构和功能上类似于器官的小型组织,具有组织自我更新及可长期培养的特点,在一定程度上模拟体内器官生理活动和病理变化,可成为精准医疗、器官移植、药物筛选、药物作用机制研究的理想体外载体。就类器官的生物学特点、分类、应用前景及研究发展现状进行评述。     

免疫类器官在肿瘤免疫治疗中的研究进展

免疫类器官是一种体外3D培养模型。免疫类器官的出现推进了肿瘤免疫治疗的建模和精准医疗的转化应用。本综述旨在探讨免疫类器官的构建方法以及其在肿瘤免疫治疗中的潜在价值。     

小肠类器官的构建及传代培养

目的探索小肠隐窝分离,小肠类器官培养、传代、冻存、复苏和蛋白提取的方法,研究R-Spondin1的浓度对小肠类器官成熟的影响。方法分离小鼠小肠隐窝,在模拟体内肠道干细胞生长、增殖的体外3D培养体系中培养,倒置显微镜观察小肠类器官的形成过程。用1 mL注射器切割小肠类器官进行传代。设置R-Spondin1浓度梯度,在不同时间点比较小肠类器官形态。结果成功的完成了小肠类器官的分离培养、传代、冻存、复苏及蛋白提取工作。确定了隐窝与单细胞可以进行培养的比例标准且发现在R-Spondin1浓度低于0.5μg/mL的培养基中,小肠隐窝不能成长为成熟的小肠类器官。结论小肠类器官体外培养体系的建立,尤其传代培养的成功将为在体外长期研究小肠上皮提供新的、更符合生理的实验模型。隐窝与单细胞比例标准的确定将大幅提高小肠类器官培养的成功率,蛋白质的提取将有利于蛋白组学的研究。     

类器官在人类病毒研究中的应用进展

病毒是危害人类健康的重要病原体，由于缺乏能再现病毒自然感染过程的体外研究模型，这为深入研究病毒致病机制、宿主-病毒之间相互作用等带来了巨大挑战，严重阻碍了病毒致病机制的研究、抗病毒药物的筛选和疫苗的开发。类器官技术能在体外构建模拟体内组织结构和生理功能的实验模型，被认为是目前最具潜力的病毒感染研究模型。文章就类器官在病毒体外培养、宿主-病毒相互作用、病毒致病机制及抗病毒药物筛选等研究中的应用进展作一综述。     

微血管内皮细胞的分离、纯化和功能特性

近年来的研究表明,微血管内皮细胞在形态、表型和功能等方面都不同于大血管内皮细胞,因此,采用微血管内皮细胞,而不是脐静脉内皮细胞来研究发生于组织器官水平的病变已经成为一种共识。然而,由于细胞分离培养技术的限制,微血管内皮的研究在我国还是一个薄弱的研究领域。近年来随着微血管内皮细胞分离、纯化、培养技术的提高,各种不同组织器官的微血管内皮细胞相继培养成功。利用体外培养的微血管内皮细胞作为细胞模型来研究各种疾病的发病机制已经成为医学研究的重要手段。本文回顾了近年来的相关文献,就微血管内皮细胞的分离培养、鉴定及不同组织器官微血管内皮细胞的功能特性作一简要综述。     

人胚胎肝细胞体外培养相关技术研究进展

肝脏是人体代谢、生物转化的重要器官。肝脏疾病临床、药物代谢以及药效药性评价等医药研究都需要一个肝脏的体外模型作为研究平台。目前国内外研究认为，人胚胎肝细胞是构建肝脏体外研究模型的较理想材料。随着肝脏临床及基础研究的日益深入，对胚胎肝细胞体外模型的数量和质量的要求将越来越高。主要对人胚胎肝细胞的分离、培养、鉴定及冻存技术的研究进展进行综述。     

人肺鳞癌类器官三维培养体系的建立

目的：探索构建人肺鳞癌体外类器官培养的实验方法,并对成功建立的类器官模型进行组织层面评估。方法：收集早期肺鳞癌患者手术切除的新鲜原位肿瘤标本,在以基质胶凝固液滴为基础的培养基中进行体外类器官培养,倒置显微镜观察类器官生长情况;将培养的类器官用Histogel包埋并制成石蜡标本,切片进行HE染色及免疫组化染色。结果：成功建立了肺鳞癌类器官的体外培养方法,HE染色提示细胞核浆比高,核异型性符合肺鳞癌细胞特征;免疫组化显示细胞P63阳性,TTF-1阴性,与肺鳞癌分子病理特征相符。结论：本实验初步建立了人肺鳞癌患者的体外类器官培养平台,将为肺鳞癌的基础研究和靶向药物的筛选提供新模型。     

微血管内皮细胞的分离、纯化和功能特性

近年来的研究表明，微血管内皮细胞在形态、表型和功能等方面都不同于大血管内皮细胞，因此，采用微血管内皮细胞，而不是脐静脉内皮细胞来研究发生于组织器官水平的病变已经成为一种共识。然而，由于细胞分离培养技术的限制，微血管内皮的研究在我国还是一个薄弱的研究领域。近年来随着微血管内皮细胞分离、纯化、培养技术的提高，各种不同组织器官的微血管内皮细胞相继培养成功。利用体外培养的微血管内皮细胞作为细胞模型来研究各种疾病的发病机制已经成为医学研究的重要手段。本文回顾了近年来的相关文献，就微血管内皮细胞的分离培养、鉴定及不同组织器官微血管内皮细胞的功能特性作一简要综述。     

分化可控的人类鼻粘膜类器官模型的建立

目的 建立分化程度可控、能够重现来源组织结构和功能的人类鼻粘膜类器官模型。方法 采集手术切除的新鲜中鼻甲和鼻息肉组织,将消化过滤的鼻粘膜上皮细胞分为连续“扩增”培养组（EO组）及“扩增-分化”分段培养组（DO组）。分别在基于气液界面进行体外3D类器官培养,通过STR鉴定、电镜及免疫组化染色分别对两组鼻粘膜类器官的结构、细胞组成及纤毛功能进行鉴定。再通过PAS染色对DO组中分化后的鼻粘膜类器官分泌功能进行鉴定。结果 整个培养期间,均能生长出直径逐渐增大的空泡状或实心球状3D类器官。培养第16天,DO组多为空泡状类器官,EO组多为实心球状类器官,DO组空泡数比例大于EO组（[ 21.67±8.57）% vs（54.67±13.26）%,P<0.05]。将鼻粘膜类器官与来源组织同时进行STR检测,匹配度为100%。培养第21天,DO组鼻粘膜类器官扫描及透射电镜显示纤毛超微结构,而EO组多显示出短绒毛结构。免疫组化染色结果显示,呼吸区粘膜主要包含P63（基底细胞）、β-tubulin（纤毛柱状细胞）、MUC5AC（杯状细胞）。相比EO组,DO组类器官纤毛细胞数[(7.95± 1.81)% vs (27.04±5.91)%,P<0.05]及杯状细胞数[(14.46±0.93)% vs (39.85±5.43)%,P<0.05）占比更大,基底细胞占比差异无统计学意义（P>0.05）。DO组中分化后的鼻粘膜类器官糖原染色呈阳性表达。结论 本研究首次采用“扩增-分化”分段式培养法,培养出能够在体外长期稳定生长、高度拟似来源组织形态结构和功能（纤毛功能及分泌功能）,且分化程度可控的鼻粘膜类器官。