類器官的定義
指利用干細(xì)胞或器官祖細(xì)胞,經(jīng)過(guò)體外3D培養(yǎng),形成類似體內(nèi)器官結(jié)構(gòu)和功能的“微器官模型”。是“器官特異性細(xì)胞的集合,這些細(xì)胞從干細(xì)胞或器官祖細(xì)胞發(fā)育而來(lái),并能以與體內(nèi)相似的方式經(jīng)細(xì)胞分序(cell sorting out)和空間限制性的系別分化而實(shí)現(xiàn)自我組建”。類器官技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更加緊密的細(xì)胞與細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)間的作用,可用于遺傳發(fā)育、組織器官移植、疾病研究等多個(gè)生命學(xué)領(lǐng)域研究,是一種優(yōu)秀的體外模型。
類器官特征
(1) 必須包含一種以上與來(lái)源器官相同的各種細(xì)胞類型;
(2) 應(yīng)該表現(xiàn)出來(lái)源器官所特有的一些功能;
(3) 細(xì)胞的組織方式應(yīng)當(dāng)與來(lái)源器官相似。
腫瘤類器官的定義
腫瘤組織細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞或腫瘤特異性細(xì)胞在特殊的培養(yǎng)微環(huán)境下形成具有與實(shí)體腫瘤類似的組織結(jié)構(gòu)和功能的三維細(xì)胞集合體,包含自我更新和分化能力的干細(xì)胞,擁有原發(fā)腫瘤的基因譜系和病理特征,是腫瘤研究的新型體外模型。
腫瘤類器官的優(yōu)點(diǎn)
(1) 與體內(nèi)實(shí)體瘤組織結(jié)構(gòu)及功能類似;
(2) 高度保留腫瘤異質(zhì)性;
(3) 利于高通量篩選;
(4) 便于基因操作、避免倫理爭(zhēng)議。
患者來(lái)源的腫瘤類器官的應(yīng)用
(1) 新藥研發(fā):為腫瘤新藥研發(fā)提供更合適的疾病細(xì)胞模型(藥物篩選和藥效評(píng)價(jià)等)。
(2) 藥敏“替身”:為臨床腫瘤患者推薦個(gè)性化的精準(zhǔn)治療方案(精準(zhǔn)醫(yī)學(xué))。
(3) 基礎(chǔ)科研:彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維細(xì)胞的缺陷。
構(gòu)建患者來(lái)源的腫瘤類器官的方法
(1) 腫瘤細(xì)胞的獲得:患者腫瘤組織來(lái)源、患者體液活檢來(lái)源、富集腫瘤干細(xì)胞來(lái)源;
(2) 腫瘤類器官培養(yǎng)條件:細(xì)胞因子、類器官基質(zhì)材料。
腫瘤類器官?gòu)浹a(bǔ)了基于傳統(tǒng)細(xì)胞系進(jìn)行腫瘤研究的缺點(diǎn),是更加可靠的腫瘤研究體外模型;根據(jù)不同腫瘤類型及患者自身情況,可選擇不同來(lái)源的患者腫瘤細(xì)胞構(gòu)建腫瘤類器官,通過(guò)添加細(xì)胞因子和生物材料優(yōu)化培養(yǎng)條件是腫瘤類器官培養(yǎng)的關(guān)鍵;患者來(lái)源的腫瘤類器官高度保留了腫瘤異質(zhì)性,為腫瘤生物學(xué)研究、新藥篩選和精準(zhǔn)醫(yī)療提供了更加真實(shí)可靠的平臺(tái);但是患者來(lái)源的腫瘤類器官不能完全重現(xiàn)腫瘤微環(huán)境,如缺少血管的支持、神經(jīng)-體液的調(diào)節(jié)、免疫細(xì)胞的作用等,因此并不能完全體現(xiàn)腫瘤進(jìn)展中的變化,共培養(yǎng)等技術(shù)可為模擬腫瘤微環(huán)境提供支持。
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類器官服務(wù)案例
類器官顯微鏡下照片(白光)
免疫組化檢測(cè)腫瘤類器官標(biāo)志分子;Tissue為患者手術(shù)組織標(biāo)本,PDO為組織對(duì)應(yīng)的腫瘤類器官;標(biāo)志分子在成對(duì)組織和類器官中表達(dá)模式一致。
類器官培養(yǎng)相關(guān)產(chǎn)品
參考文獻(xiàn)
1. 馮紫伊, 梁珊珊, 于煒婷, & 王若雨. (2021). 患者來(lái)源腫瘤類器官的培養(yǎng)與研究及應(yīng)用. 中國(guó)組織工程研究, 25(25), 4082.
2. 李飛, & 高棟. (2017). 類器官及其在腫瘤研究中的應(yīng)用. 中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào), 39(4), 394-400.