国家自然研究热点:“C位出圈”类器官研究与细胞因子

小夏 健康 更新 2024-02-04

目前,类器官已经从基础研究发展到药物开发和精准化**。 在疾病建模、药物开发、肿瘤学研究、再生医学、精准医疗等领域发展迅速。 类器官具有高度的功能性,在结构上与体内器官相似,因此广泛用于发育生物学和疾病建模。 传统的2D细胞模型和模型动物很难构建免疫、代谢、感染、中枢神经系统、罕见病等人类特异性疾病模型,而类器官的出现恰恰弥补了这一不足。 类器官为药物筛选和药敏试验提供了一个具有成本效益的平台,有望缩短新药开发的时间,筛选对疾病效果更好的药物。

类器官模型是一种 3D 细胞培养系统,可再现分化组织的复杂空间形态,并能够表现出细胞间和细胞间的相互作用。 理想情况下,类器官对体内分化的组织具有相似的生理反应。 与传统的2D细胞培养模型相比,3D类器官可以形成具有特定功能的“微器官”,可以更好地模拟器官和组织的发生过程和生理病理状态,因此应用前景非常广阔。

自 2009 年 Hans Clevers 等人使用小鼠肠道成体干细胞培养出第一批肠道类器官以来,类器官领域的研究一直在继续。 从pubmed数据库中“类器官”的搜索结果可以看出,类器官研究在过去五年中突飞猛进,相关文章数量居高不下。类器官研究可以结合脑科学、血管功能、癌症等领域,产生“1+1 2”的效果,必将成为国家性质宣言和研究的热点。

目前已成功构建多种类器官,如小肠、胃、食道、脑、肝、肾、胰腺、心脏等。 它不仅包括正常器官组织类器官,还包括相应的肿瘤组织类器官,如结直肠癌、前列腺癌、胰腺癌、神经胶质瘤、宫颈癌、鼻咽癌等。

细胞因子在类器官培养中起着重要作用。 在培养基中添加细胞因子可促进细胞分化和增殖,并促进类器官的形成。 例如,EGF可以促进肠上皮细胞增殖,Noggin使干细胞保持在未分化状态并促进增殖,R-Spondin-1特异性促进肠道干细胞增殖的能力。 将FGF2添加到多能干细胞(PSC)培养物中,以构建脑类器官模型。 将 FGF2、FGF19 和 SDF1 等细胞因子添加到用于研究脊髓小脑性共济失调疾病的小脑类器官培养物中。

2022年,复旦大学和中国医学科学院的研究团队成功构建了模拟人类甲状腺功能的类器官培养系统,其中用于类器官培养的EGF细胞因子来自义翘神州。 2022年,华中科技大学联合研究团队构建结直肠癌类器官,研究5-FU对结直肠癌的影响**,其中RSPO1、NOG、EGF等细胞因子来自义翘神州。 2023年,复旦大学研究团队使用义翘神州采购的RSPO1构建结直肠癌类器官。

人胎儿甲状腺类器官培养

人胎儿甲状腺类器官培养过程及免疫荧光双标记检测结果。 **

结直肠癌类器官培养

**结直肠癌类器官在第 0 天和第 24 天对 5-fu 的反应。 (a) 5-fu敏感类器官; (b) 耐受 5-fu 的类器官。 **

b)MCRC类器官培养过程的不同形态;(c) 原发肿瘤和患者来源类器官的组织病理学特征。 义翘神州的产品有助于类器官培养:RSPO1、NOG、EGF。 **

1. jianqing liang, et al. modeling human thyroid development by fetal tissue-derived organoid culture. advanced science, 2022.

2. lifeng chen, et al. molecular biomarker of drug resistance developed from patientderived organoids predicts survival of colorectal cancer patients. front. oncol, 2022. doi: 10.3389/fonc.2022.855674

3. xingfeng he, et al. patient-derived organoids as a platform for drug screening in metastatic colorectal cancer. front. bioeng. biotechnol. ,2023. doi: 10.3389/fbioe.2023.1190637

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