寫入“十四五”計劃：類器官如何填補醫療需求與資源的鴻溝？
發布時間：
2024-06-05
自從荷蘭烏特勒支大學的Hans Clevers課題組于2009年率先報道了通過小鼠小腸干細胞成功構建小腸類器官（又稱為mini-gut）以來，類器官相關研究迅猛發展。類器官模型因為其獨特的優勢為生物醫學研究帶來革命性的變化，迅速成為世界各國科學家的寵兒。科學家們懷著好奇心不斷探索小小類器官背后隱藏的奧秘，希望能夠充分了解類器官這個獨特的新模型，并為生物醫學研究以及臨床醫學應用方面貢獻力量。
2013年，類器官被《Science》雜志評為年度十大技術。2015 年，MIT 科技評論將類器官技術列為全球十大突破性技術之一；2018年初，類器官被《Nature Methods》評為2017年度方法。2019 年，《The New England Journal of Medicine》雜志將其稱為優良的臨床前疾病模型。學術界可謂盛譽不斷。
在Pubmed上搜索 “Organoids” 這一詞條，類器官相關文章從2010年的42篇，在短短十年間，躍升到截至本文時間的22400篇。類器官以極迅猛的態勢成為研究熱點。
2021年1月，我國科技部下發的《關于對“十四五”國家重點研發計劃6個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國家重點研發計劃中首批啟動重點專項任務的項目，標志著我國將愈加重視類器官技術的發展。
類器官受到各界極大重視，相關研究論文爆發式增長，我們不禁發問：類器官究竟能為我們解決哪些醫療和藥物研發困境？
基礎醫學與應用的橋梁
類器官（Organoids）指利用成體干細胞或多能干細胞進行體外三維（3D）培養而形成的具有一定空間結構的組織類似物。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官，但能在結構和功能上模擬真實器官，能夠最大程度地模擬體內組織結構及功能并能夠長期穩定傳代培養。
根據細胞來源的不同，類器官分為成體干細胞 (Adult stem cell，ASC)、多能干細胞(Pluripotent stem cell ，PSC) 或 腫 瘤 類 器 官 (Patient-derived organoid，PDO)，而 PSC 又分為胚胎干細胞 (Embryonic stem cell，ESC) 和誘導多能干細胞 (induced Pluripotent stem cell, iPSC) 。
類器官擁有與來源組織一致的可自我更新的干細胞群，并且可通過使用含有特定細胞因子的培養基誘導這些干細胞擴增，從而實現類器官的穩定傳代和持續培養。類器官包括多種細胞類型，更好地模擬了人體內細胞間、細胞與基質間的相互作用，從形態結構和表觀遺傳學方面都能很好地體現來源組織的特點，從而能更加仿真地了解人體內各種器官的生理病理機制，因此類器官在基礎研究和臨床診療研究中擁有廣闊的應用前景。
近年來，類器官技術進入新的發展階段，它不再是實驗室中的孤獨舞者，而是融入到醫學、生物技術和制藥等諸多領域，帶來了翻天覆地的變革。相比傳統的二維培養模型，類器官代表著一種能夠概括整個生物體生理過程的創新技術，具有更接近生理細胞組成和行為、更穩定的基因組、更適合于生物轉染和高通量篩選等優勢。從模擬簡單的細胞結構到如今能夠重現器官復雜的生理功能，類器官技術逐步釋放自身應用價值，落地應用場景不斷拓展和豐富。
與動物模型相比，類器官模型的操作更簡單，還能用于研究疾病發生和發展等機理，因而類器官技術在研究發育生物學和疾病建模、藥物篩選和研發、精準醫學、再生醫學、類器官芯片，甚至類器官智能等領域展現出無限可能。
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2024/06/05
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