皮肤类器官与皮肤芯片在药品及化妆品原料毒性测试中的应用进展

随着药品及化妆品新原料和新剂型的不断出现,亟需能够满足当代药品及化妆品新原料测试需求的新模型新方法。介绍了药品及化妆品原料毒性测试中的体外皮肤模型发展现状,列举了皮肤类器官和皮肤芯片在药品、化妆品原料毒性测试中的应用实例,并结合我国法规和监管现状对类器官与器官芯片模型的验证及标准化提出了建议,最后对皮肤类器官和皮肤芯片作为原料毒性测试工具可能在监管决策中发挥的作用进行了展望,以期为此类新型复杂体外模型的研发和应用提供建议。     

脑类器官技术及在脑卒中治疗中的应用进展

脑类器官是一种由胚胎干细胞(ESCs)或诱导多能干细胞(iPSCs)诱导产生的三维神经培养物,能够模拟人脑的结构和功能。随着脑类器官培养技术的不断优化,并与器官移植、基因编辑和类器官芯片等新兴技术相结合,产生了功能性血管结构和神经回路等复杂脑组织结构,为研究人类大脑发育和疾病提供了新方法、新思路。就脑类器官技术的最新进展进行综述,阐述了其在神经系统疾病中的应用,以及在脑卒中建模和移植治疗中的进展。     

类器官研究进展及应用

类器官是一种新型体外研究模型,由干细胞或肿瘤细胞在三维培养条件下自我组装而成。它能够高度模拟原位组织的生理结构和功能,经长期传代保持遗传信息的稳定,因此类器官在构建疾病模型、药物筛选及个体化医疗等方面具有广阔前景。目前,食道、胃、肠、肝、胰、前列腺和乳腺等结构的类器官和相应的肿瘤类器官均已面世,开拓了体外培养的新平台。本文将对类器官的类型及其在生物医学领域的应用做一综述。     

心脏类器官的研究进展及在药物发现研究中的应用

心血管疾病是人类卫生健康的重要威胁,也是药物研发的重要研究领域。类器官是利用干细胞的自我更新和分化能力,通过体外培养构建的一类与真实器官结构和功能类似的微器官。由于心脏类器官具备人源性、更贴近体内的结构和功能、可实现自组装及遗传稳定性好的特点,其在心脏发生发育研究、心血管疾病模型构建药物研发领域中的应用受到广泛关注。因此,本文将对近年来心脏类器官的发展与构建策略、心脏类器官在药物研发领域中的应用及该技术的前景进行讨论。     

类器官在癌症基础研究和临床转化中的应用

类器官是成体干细胞或多能干细胞体外三维培养形成具有特定结构的组织类似物,与对应的器官具有高度相似的组织特性和生理功能。肿瘤类器官能够很好地保留癌症患者体内肿瘤的组织学和突变特征,在构建肿瘤类器官样本库、重建肿瘤微环境、研究肿瘤的发生发展机制以及制定个性化治疗方案和药物筛选等方面发挥了重要的作用,但目前仍存在着一些因素限制了肿瘤类器官的进一步发展。综述类器官技术在肿瘤基础研究和临床转化中的应用及面临的挑战,并对未来肿瘤类器官的发展方向予以展望。     

微乳头型肺腺癌类器官的构建及其靶向药物的筛选

目的 建立微乳头型肺腺癌类器官的培养方法,并开展靶向药物的筛选。方法 自确诊为微乳头型肺腺癌患者手术组织样本中提取和培养原代肺癌类器官,动态观察和记录肺癌类器官生长情况;苏木精-伊红(HE)染色法及免疫组化染色法比较肺癌类器官与亲本组织间肿瘤细胞形态及蛋白表达特征;实时荧光定量聚核酶链反应检测肺癌亲本组织和类器官中基因突变情况;基于基因检测结果挑选靶向药物并验证其体外抑瘤效果。结果 成功从微乳头型肺腺癌组织中培养出类球形肿瘤类器官,可传代至少3代。HE染色结果可见类器官中肿瘤细胞形态与亲本组织细胞基本一致;免疫组化染色结果显示肺癌类器官与亲本组织中各基因的蛋白表达水平大致相同;基因突变分析结果显示,肺癌亲本组织和类器官的突变基因结果一致,均体现为原癌基因酪氨酸蛋白激酶受体Ret(RET)融合突变。基于肺癌类器官的靶向药物筛选结果显示,凡德他尼的体外抑瘤效果最佳。结论 基于微乳头型肺腺癌类器官的药筛实验可在短时间内筛选出高效靶向药物,可使微乳头型肺腺癌患者从中获益。     

类器官在儿童遗传性疾病中的应用研究进展

类器官是高度保留其来源组织器官特性的体外3D组织培养物,在生物医学领域得到了广泛的应用。类器官可以作为研究疾病的体外模型,有助于进一步了解疾病的病理生理和分子机制,为遗传性疾病的个性化治疗提供了技术支撑。该文将围绕类器官技术在儿童遗传性疾病中的应用,着重介绍其在模拟疾病模型、矫正遗传缺陷、个性化治疗方面的优势及潜在的发展前景,以期为后续研究提供参考。     

肿瘤类器官的研究进展及应用

肿瘤类器官（PDO）是利用基质胶或者生物材料将病人来源的肿瘤组织进行三维培养后建成的体外肿瘤组织。近十多年来PDO迅速发展,作为新型体外肿瘤研究模型,它能更好地保持人肿瘤细胞的遗传特性,真实还原肿瘤的高度异质性以及模拟体内肿瘤微环境。本文就肿瘤类器官研究现状、在肿瘤研究领域的应用及目前存在的问题等方面进行综述,为后续研究提供参考。     

大鼠胚胎器官形态分化评分法的建立及应用

为了更好地利用体外全胚胎培养技术，我们在Ｂｒｏｗｎ等人提出的形态评分系统基础上建立了体外培养大鼠胚胎组织器官形态分化评分方法，率先推出胚胎干重作为评价体外培养胚胎生长发育的指标之一；证明亚硒酸钠对体外培养的大鼠胚胎具有发育毒性。     

基于淋巴类器官的抗体药物代谢替代技术研究现状

抗体药物具有相对分子质量大、亲脂性差、膜通透性有限以及高度特异性等性质。其吸收、分布和消除过程区别于传统的小分子药物，与淋巴器官密切相关，容易产生免疫原性。淋巴类器官芯片是以淋巴系统为基础、以微流控芯片技术为核心的微型细胞培养装置，是一种更具生理真实性的体外模型。与传统的二维细胞培养相比，类器官更接近体内细胞运动和多细胞间信号交流的状态；与动物实验相比，类器官更符合伦理学要求，且能够更好地预测药物与人体的相互作用，有望对传统药代动力学评价系统加以补充和完善，从而获得更加客观真实的生理药物代谢评价结果。本文综述了基于淋巴类器官的抗体药物代谢替代技术研究现状，主要包括淋巴类器官的研究现状及其对于抗体药物代谢研究的意义，包括淋巴类器官的抗体药代动力学替代研究和免疫原性替代研究，以期为相关药物研究提供新思路。     

依托泊苷诱导的人小肠类器官衰老模型的构建及鉴定

目的 用依托泊苷(etoposide)诱导类器官发生DNA损伤构建人小肠类器官衰老模型。方法 临床活检小肠组织，体外无菌分离获得小肠隐窝，在培养基中培养成为类器官。类器官用依托泊苷10μmol·L^-1处理7 d，倒置相差显微镜观察类器官表面形态变化，Western印迹法检测DNA损伤标志物磷酸化组蛋白H2AX(γH2AX)水平；衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-gal)活性染色检测类器官SA-β-gal阳性细胞面积百分率，Western印迹法检测衰老标志物p16^INK4A蛋白表达水平。结果 人小肠隐窝体外成功培养成球。依托泊苷诱导的人小肠类器官衰老模型表面皱缩，类器官部分死亡，整体表面积变小；类器官中γH2AX蛋白表达显著上调(P<0.01);SA-β-gal阳性细胞面积百分率显著增加(P<0.01)，约90%细胞呈SA-β-gal阳性；p16^INK4A蛋白表达显著增加(P<0.01)。结论 依托泊苷处理可诱导人小肠类器官发生DNA损伤，从而诱导人小肠类器官衰老。     

类器官和器官芯片在新药评价中的应用及国内外监管现状分析

非临床研究是评价新药有效性和安全性必不可少的环节，但是超过90%的候选药物在进入临床研究后遭遇失败，其中一个主要原因在于非临床阶段的二维细胞模型及动物模型的局限性，无法准确预测药物在人体内的作用。近年来各类新技术不断涌现，其中类器官和器官芯片等仿生技术因其能够模拟人体器官的部分或关键功能，为解决该问题提供了新的技术，逐渐应用于新药评价中。但如何评价和验证类器官模型的可靠性、科学性和适用性，推动其在新药评价中的应用，是目前国内外监管机构面临的监管科学难题和挑战。本文介绍了类器官和器官芯片的技术进展及其在新药评价中的典型应用，分析了国内外相关药品监管机构的政策法规和监管行动，以促进此类新技术在新药评价中的应用，并为其行业标准制定及监管科学发展提供参考和指导。     

器官芯片技术在药物毒理学领域的研究现状及应用前景

传统的药物毒理学研究多以实验动物为研究对象,但动物试验易受多种因素影响,难以完全模拟药物在人体内的毒性反应,在预测药物毒性方面存在缺乏灵敏度和特异性等问题。器官芯片技术通过构建心、肝及肾脏等器官芯片,开展体外毒理学评价,在药物毒理学领域日益受到关注。文章对国内外器官芯片技术在药物毒理学领域的研究现状、存在的挑战及应用前景进行综述,为该技术的发展和应用提供参考。     

气道类器官显微注射及极性反转模型的构建

目的 探索通过显微注射及极性反转的方式建立高效模拟呼吸道病毒感染的新方法。方法 获取8周龄雄性C57BL/6小鼠肺组织,提取呼吸道上皮细胞,建立类器官transwell培养模型。通过改进传统显微注射平台,将绿色荧光蛋白(GFP)标记的流感病毒PR8(GFP-PR8)定量注射入类器官内,观察类器官形态变化及紧密连接蛋白、微管蛋白的免疫荧光染色特点。通过悬浮培养的方法诱导极性内向反转为极性外向(AO),通过HE染色鉴定极性反转的形态学特点。对普通类器官及反转后类器官进行PR8攻毒,观察感染效率及不同浓度的病毒感染下主要通路基因的表达差异。结果 普通类器官经显微注射后体积会明显增大。注射PR8后,类器官顶端区域被感染的效率明显增高且会出现明显的损伤,表现为紧密连接蛋白及微管蛋白的蛋白表达显著下调。将类器官悬浮培养后,纤毛细胞极性随时间逐渐反转向外,于第6天起反转比例趋于稳定。反转后的类器官被病毒感染的效率显著提高,细胞损伤显著。0.01感染复数(MOI)的PR8攻毒后,AO类器官出现明显的炎症通路及分化相关基因的改变;在更高浓度PR8感染后则出现与之前相反的变化趋势。结论 极性反转和显微注射...     

一种结肠类器官的提取分离方法

类器官是一种来源于干细胞，在特定诱导条件下分化为与研究器官细胞组成类似的3D培养物。与传统细胞培养物相比，类器官更加接近研究器官的三维结构和特征，因此基于类器官进行研究更能体现所研究器官体内的真实反应。这一研究手段广泛应用于肿瘤药物筛选，具有广阔前景。文章目的是建立一种稳定的结肠类器官提取分离方法，使得到的类器官有良好的增殖活性；建立结肠类器官增殖活性评价方法，能够准确评价结肠类器官的增殖活性。采用方法为取大约5 cm C57BL/6小鼠的结肠，用胶原酶分离结肠隐窝，通过梯度离心纯化隐窝，最后将其用基质胶包埋接种在培养皿中，加入肠道类器官培养基培养6 d,最后使用光学显微镜拍照记录并量化类器官的出芽情况，通过qPCR检测干细胞标志物Lgr5的表达。结果显示提取得到的类器官较为纯净，通过光学显微镜可以记录类器官的出芽情况，计算平均每个类器官含有的隐窝数来量化类器官增殖活性，qPCR检测发现干细胞标志物Lgr5的表达与平均每个类器官含有的隐窝数变化一致，因此可以通过出芽情况和基因表达情况来表征类器官的增殖活性。文章建立的结肠类器官提取和分析方法可以用于研究在不同条件影响下结肠类器官的增殖变...     

3D类器官心脏肥大模型的建立及在心血管病治疗中药作用机制解析中的应用

与传统二维(2D)单层培养模式相比,三维(3D)类器官培养能更好地模拟器官组织的生理及病理状态。本研究利用1～3天新生大鼠心脏成纤维细胞(CFs)、心肌细胞(CMs)和内皮细胞(ECs)构建了3D心脏类器官体。动物实验方案经天津中医药大学实验动物福利与伦理委员会审查,符合相关规范。通过观察类心脏直径和搏动情况确定了最佳接种细胞数和培养时间。通过荧光染色对其层次结构和类心脏功能进行评价,发现细胞数为1×104构建的类心脏微球不仅培养34天后仍可自发性搏动且保持特征细胞层次结构。基于此类心脏微球用苯肾上腺素(PE)为诱导剂构建了心脏肥大模型,并通过线粒体质量、细胞内Ca2+浓度、线粒体膜电位等指标进行评价。为进一步验证所建立模型可用于防治心肌肥大药物的筛选,本研究选用冠心宁注射液(GXNI)进行评价。结果表明GXNI显著逆转了PE导致的心脏微球面积和直径变大,以及线粒体质量、细胞内Ca2+浓度的增加和线粒体膜电位的降低,并减弱心钠肽(ANP)、脑钠肽(BNP)和β心肌肌球蛋白重链(β-MHC)的表达上调。本研究成功建立了诱导心脏肥大导致心脏重塑的3D类心脏体外模型,在此体系中,心脏球状体具...     

子宫内膜类器官研究进展

子宫内膜周期性改变过程中的失调均可导致子宫内膜相关疾病的发生、发展，从而影响妇女健康。目前，由于缺乏表征子宫内膜发生、发展特性的研究模型，子宫内膜疾病发病机制研究和治疗药物开发受到一定限制。类器官是一种干细胞来源或原始组织来源的三维培养细胞群，由于其遗传特征、组织学特征、生物学特征与原始组织、器官的一致性，可代表来源器官或组织的功能。可传代扩增的子宫内膜类器官研究模型能保持基因组稳定性，弥补了传统细胞与动物模型的不足。该文综述了子宫内膜类器官模型的优势及其组织学特征、遗传学特征、生物学特征及其相关应用。     

低剂量电离辐射对小鼠小肠类器官生物学特性的影响及二甲双胍对其辐射损伤的防护作用

目的 研究低剂量电离辐射(LDIR)对小鼠小肠类器官生物学特性的影响,并观察二甲双胍对其辐射损伤的防护作用.方法 体外分离C57BL/6小鼠小肠隐窝,培养4 d后获得小鼠小肠类器官,进行100 mGy单次γ射线照射(100 mGy×1)或100 mGy 4次γ射线照射(100 mGy×4),分别建立小肠类器官单次或多次...     

内耳器官培养：感音神经性耳聋的研究手段

用Ｖａｎ Ｄｅ Ｗａｔｅｒ内耳器官培养系统或周祥宁和Ｖａｎ Ｄｅ Ｗａｔｅｒ建立的ＨＥＭＡ水凝胶作支持物的器官培养法，研究了鸡胚内耳原基的体外发育。这些内耳原基在体外培养１２天后，有基底乳头，半规管的壶腹嵴、内淋巴腔和内耳软骨性包囊发育。基底乳头在内淋巴腔面有感觉毛细胞，其表面可见盖膜。超微结构研究证实内耳感受器有发育良好的毛细胞。内耳器官培养法不仅可用以探讨内耳发育和影响内耳发育的因素，研究神经     

药物神经毒性的评价模型及应用

药物神经毒性是指由药物引起的对神经系统功能和/或结构的损害。神经毒性是药物不良反应之一,也是药物临床前安全性评价的重要方面。一般来说,研究和评价神经毒性的模型主要指体外模型和体内模型。体外模型包括二维单细胞培养（神经细胞系、原代神经细胞和神经干细胞）,三维多细胞培养（再聚集脑细胞）,以及器官型培养（类器官、器官芯片）等。体内模型包括传统的哺乳动物模型和非哺乳动物模型。非哺乳动物模型由于其结构简单、操作方便也逐渐被广泛地用于神经毒性评价,主要包括线虫、斑马鱼、果蝇等。仅靠单一体内模型或体外模型无法完整全面地评价药物神经毒性,因此对于不同的药物,需要选择合适的方法及模型组合进行综合评价,才能得出准确可靠的结论。