基质材料与类器官培养技术革新方向2026-08-05 08:59:59
生成类器官的分化过程也需要物理条件的支撑,细胞外基质是类器官3D培养的另一基石。它不仅能提供细胞黏附、增殖和组织结构的物理支架,还蕴含了复杂的生化信号。目前最广泛应用的是基质胶,它源自小鼠肉瘤,富含层粘连蛋白、IV型胶原等多种ECM成分和生长因子,能有效支持类器官生长。然而,其免疫原性、批次差异性和致病性感染的风险促使了替代方案的发展。水凝胶应运而生,它具有高度可定制性、成分明确和稳定性好等优点。已有研究证明,Arg-Gly-Asp等整合素结合肽,可以接到水凝胶中并赋予其细胞黏附特性。hiPSC类器官的构建已逐步向无基质胶和无支架体系发展,利用工程化ECM支架在早期阶段提供支持,随后支架降解以促进iPSC自组装。除了传统的基质胶包埋培养,类器官培养技术也在不断革新,出现了气液界面培养、旋转细胞培养系统、微流体技术以及CellRaft AIR系统等多种模式。这些新兴技术旨在更好地模拟生理环境、实现高通量筛选或满足特定的实验需求,共同推动了类器官研究领域向更精准、更可控的方向发展。近年来,随着类器官技术的快速发展,基于iPSC和ESC衍生的各类器官模型,已成为揭示疾病发生发展机制的重要前沿平台。
这些三维培养体系不仅高度模拟人体器官的关键结构与发育动态,更在转录组、表观遗传等多层次再现生理与病理状态,为深入研究神经、心脏、肝、肾及肠道等系统的疾病机制提供了前所未有的体外模型。基于人诱导多能干细胞和人胚胎干细胞来源的神经类器官,因其能够高度模拟早期人脑发育的关键进程,已成为研究神经发育与疾病的重要体外模型。此类模型不仅能模拟发育中大脑的复杂结构,如顶端-基底极性分布的祖细胞区域及多样化的神经元类型,还因其转录组与表观基因组特征与人胎儿大脑高度吻合,具备良好的生理相关性。
出自《多能干细胞源类器官研究进展》作者李雪婷,李剑南,华进联。
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