类器官技术从早期自组织到精准医学应用演进2026-11-04 08:32:38
Moscona等在20世纪50至60年代利用旋转培养法进行胚胎组织的再聚集实验,奠定了三维组织形成的基本实验范式。然而,由于缺乏维持干细胞自我更新与定向分化所需的体外微环境条件,从早期的自组织实验到现代意义上的类器官体系之间,经历了一段长达近半个世纪的技术沉寂期。这一僵局在2009年被打破。Sato等利用单个Lgr5阳性成体干细胞,在含有特定生长因子的基质胶三维培养基中,成功构建了具有隐窝绒毛结构的小肠类器官,并证实该体系可长期扩增且维持干细胞层级结构。这一工作确立了成体干细胞来源类器官的技术范式,其核心贡献在于证明肠道隐窝绒毛单元可以从单个干细胞自组织形成,而不依赖间充质细胞龛的支持。2011年,该团队进一步将培养条件扩展至人源结肠上皮,实现了正常组织、腺瘤、腺癌以及巴雷特食管上皮的长期培养。在成体干细胞路线渐趋成熟的同时,多能干细胞驱动的发育模拟方向也在迅速拓展。2011年,Eiraku等利用胚胎干细胞三维培养在体外自组织形成了视杯结构;2013年,Lancaster等从诱导多能干细胞衍生出脑类器官,用于人脑发育与小头畸形的建模;同年,Takebe等报道了诱导多能干细胞衍生的血管化“器官芽”在小鼠体内移植后具有功能性代谢活性。
这一系列研究展示了多能干细胞路线在再现发育程序和构建复杂组织模型方面的独特潜力,也使类器官的技术谱系从上皮组织扩展至神经、肝脏和视网膜等更广泛的器官类型。2014年以后,患者来源类器官推动了类器官与精准医学的结合。2018年,Vlachogiannis等在前瞻性临床研究中证实,PDO可预测转移性胃肠道癌患者的药物治疗反应,在临床相关性层面验证了类器官作为疗效预测工具的应用价值。综合来看,类器官技术的发展可概括为6个阶段:三维自组织思想的萌芽期、技术沉寂与理论积累期、成体干细胞类器官体系的变革期、多能干细胞路线的扩展期、PDO推动的精准医学应用期,以及当前的工程化与标准化治理期。
出自《类器官技术创新战略的国际比较研究》作者刘恒宇,池也,司俊儒。
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