【前沿进展】类器官3D细胞培养，三维精彩世界！

类器官（Organoids）是由多种细胞类型组成的三维组织结构，通过体外3D培养，能在体外长期扩增，并保留器官的关键特性。类器官包含有自我更新的干细胞群，可分化为器官组织中的特异细胞类型，拥有与对应器官类似的空间组织并能够重现相应器官的部分功能。与传统的2D细胞培养相比，类器官具有更为丰富的细胞组成和与体内更为接近的生理功能，因此被广泛用于生物学功能研究、器官发育、疾病模拟和药物筛选等领域，越来越受到国内外科研界和工业界的一致关注。

类器官发展历史 (Han, Yang, Lacko, & Chen, 2022)

类器官的来源主要有两种：成体干细胞（ASCs）和多能干细胞（PSCs，包括胚胎干细胞ESCs和诱导多功能干细胞iPSCs）。成体干细胞指成年人体器官中具有干细胞潜质的细胞类型，它可以促进机体器官的稳态维持或损伤修复过程，一般来说，成体干细胞是有器官特异性的，可以很好的代表成体组织的结构和功能特性；而多能干细胞来源的类器官，需要经过多次分化过程，可以很好模拟器官发育的整个过程，因此被广泛用于研究器官发育和基因功能。目前两种来源均可形成大部分类器官，整体来说，成体干细胞来源使用更为广泛，可用于多种器官组织的药物筛选和疾病模型构建，但由于人体脑组织样本难以获取，因此多能干细胞来源在神经系统疾病的模型构建上更有优势。

类器官来源（来源于澳银资本）

类器官目前在三大领域中发挥重要作用：精准医疗、药物研发和再生医学。在精准医疗上，常用的方法是取自病人组织来源的活体样本，通过培养后形成类器官，而后进行高通量药物筛选，寻找具有疗效的个性化药物。类器官目前已在多种肿瘤类型中被证明是非常好的药物筛选模型，如结直肠癌、乳腺癌、非小细胞肺癌、胃癌等。据多篇文章报道，类器官在多种肿瘤的药物反应预测的准确率可达到80%，也是目前大部分类器官企业布局的主要方向。

在药物研发上，由于类器官比2D细胞系拥有更复杂的细胞组成、组织结构和生理功能，比动物模型更为经济有效且具有重复性强、通量高等特征，可进行临床前药物毒性评估。同时可借助基因编辑手段构建出多种疾病模型，如囊性纤维病、结直肠癌、小头畸形等疾病。除此之外，类器官还可以用来研究宿主-微生物感染过程，如新冠病毒入侵、幽门螺旋杆菌入侵等。近些年，由于新冠病毒的猖獗，科学家已经构建出多种类器官模型研究新冠病毒入侵过程及入侵后带来的生理功能的改变，如人肠类器官、人肺脏类器官、神经类器官等。也正是类器官这些优势，目前全球药企20强均参与了类器官应用的研发，如诺华、辉瑞、强生等公司纷纷使用类器官模型进行药物安全性和有效性的测试，以降低新药失败风险。

在再生医学上，类器官由于拥有干细胞的特性，有修复受损组织和器官的潜质，因此，已有研究通过移植类器官进入体内，修复炎症性肠病和治疗短肠综合征。同时，有多个研究通过构建胰岛类器官来减轻I型糖尿病，但目前仅局限于临床前动物模型，如小鼠和大鼠。但类器官移植治疗人体疾病，仍有很多关键问题没有克服，如类器官的异质性问题、类器官培养使用基质胶的潜在致瘤性、类器官移植后体内的归巢效应等。所以，类器官在再生医学方面还有较大的探索空间。

类器官应用场景 (Fatehullah, Tan, & Barker, 2016)

综上，由于类器官可用于模拟人体器官及肿瘤微环境部分特征，是药物开发评价过程中不可或缺得力工具，而细胞培养是获取高质量类器官重要环节，目前，基于基质胶和生长因子的三维培养系统是类器官培养的主流技术，人体中的大部分器官均可以通过三维培养的方式体外形成类器官，如胃肠道、肝脏、肺脏、胰腺、心脏、血管、肾脏、大脑等。为支持类器官3D细胞培养相关研究，ACROBiosystems百普赛斯开发了一系列高质量ActiveMax^®细胞因子，包括EGF、Noggin、R-Spondin 1、FGF10、FGF2、Activin A等，高生物活性经类器官生长验证，适用于类器官相关培养。

Human EGF (Cat. NO. EGF-H52H3), Noggin (Cat. NO. NON-H5257) and R-spondin1 (Cat. NO. RS6-H4220)细胞因子可高活性培养肠道上皮类器官。