高通量自动化类器官芯片研究进展

类器官是利用干细胞的自更新和自组织能力在体外构建的三维多细胞培养物,其复现了对应器官或组织的关键结构和功能特征,为发育生物学、再生医学、疾病建模和药物开发等领域提供了理想的体外模型和研究平台。然而,传统的类器官培养体系依赖于手动操作,培养流程较为繁琐,且培养物个体差异和批次差异较大,成为限制类器官转化和应用的重要原因之一。因此,工程化类器官培养体系通过引入微流控芯片技术来提升类器官培养体系的通量和自动化程度,对于实现类器官大规模、均质化、标准化培养具有重要意义。该文综述了高通量自动化类器官芯片的研究进展,并探讨了类器官培养通量和标准化的主要限制性因素和潜在挑战。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

类器官模型在前列腺癌研究与治疗中的应用

前列腺癌(prostate cancer,PCa)是男性常见恶性肿瘤之一,由于其高度异质性及耐药性,一般治疗无法使患者获得最大收益。啮齿类动物与人的前列腺发育有较大区别,现有2维模型无法重现PCa患者特性,而类器官体外模型的出现,为PCa研究提供新思路,架起2维培养与体内模型之间的桥梁。该文介绍现有的前列腺模型,包括2维细胞系模型,患者来源的异种移植模型(来源系患者、循环肿瘤细胞、诱导多能干细胞的类器官模型)以及患者来源的异种移植的类器官模型,概述其在应用中的优势以及不足之处。