肠道类器官模型检测方法研究进展与初探

肠道类器官是由肠道隐窝或干细胞在3D培养条件下生成的具有肠上皮结构和功能的微型空心球体,目前已被广泛应用于炎症性肠病、肠道损伤再生、肠癌等多种肠道疾病的研究.该文对肠道类器官的常用检测手段进行综述,并对文献报道较多的实验方法进行初探,以期为类器官相关科研及应用提供参考.     

类器官的应用研究进展

类器官是利用干细胞的自我更新和分化能力,在体外培养形成的一种微小组织器官类似物,在很大程度上具有体内相应器官的功能。迄今为止,在3D培养条件下,已经成功培养出多种类器官如肺、胃、肠、肝和肾等类器官。它们不仅可作为组织器官的替代品用于药物和临床研究,还可用于体内器官移植。本文综述了类器官在药物毒性检测、药效评价和新药筛选中的作用以及利用类器官建立疾病模型、研究组织器官发育和类器官在精准医疗、再生医学中的价值。     

肠道类器官在肠疾病机制研究中的运用

肠道类器官由来自肠道的隐窝或干细胞在培养基质的三维（3D）支撑下构建形成,含有肠道的所有成熟细胞,已经成为研究肠道疾病机制全新且高效的平台。相较于二维（2D）细胞培养,肠道类器官不仅可以更加有效地模拟肠道的生理结构与功能,还可以在不同体外环境下更好地还原肠道的真实生态,因此在不同肠道疾病的发病机制研究中应用更为广泛。本文介绍了肠道类器官培养方式的新进展,综述了近年来肠道类器官在炎症性肠道疾病、结肠直肠癌和乳糜泻发病机制研究中的运用及进展,同时讨论了肠道类器官在药物研发与筛选方面的应用。     

生物制造领域的机遇与挑战：发展类器官构建及培养的新技术

类器官构建及培养技术是近年来新兴的前沿性科学技术，该技术已经被广泛用到组织器官发育、疾病发病机制、药物开发和再生医学等领域的研究之中。干细胞及组织器官发育分化调控的研究成果为类器官构建及培养技术的建立提供了重要的信息。体外借助细胞外基质成分及细胞因子等构建出适宜于干细胞增殖、分化的三维微环境是类器官构建及培养技术的核心。在适宜的微环境中，干细胞及其分化的多种类型细胞可通过自组织形成与体内相应组织结构和功能相似的类器官。当前，多种类型的类器官构建及培养技术虽然得到广泛应用，但其技术体系仍具有操作的复杂性、产量的不确定性及获得的类器官结构和功能与体内组织存在较大差异性等难题。生物制造领域先进技术的引入推动了类器官技术的发展。本文将综述基质成分与细胞因子构建的三维微环境的研究进展，并讨论生物制造领域的先进技术在类器官构建与培养技术中的应用，例如微孔限定的培养技术可以控制类器官的生长发育，能用于制备大小均一及生物学特性相似的类器官；图案化技术使细胞按图案特征响应性地增殖与分化，可以精准控制类器官的生成；三维生物打印技术可以精确组装各类细胞，有助于构建具有复杂结构和区域特异性的类器官。类器官构建...     

骨类器官的构建及应用进展

骨骼疾病如骨质疏松、骨关节炎等已成为重要的人类健康问题,需要更深入地了解相关疾病的发病机制并开发更有效的治疗方法。由于2D细胞培养和动物实验等常规研究方法的局限性,近年来发展的类器官技术受到了极大关注。类器官作为干细胞衍生的自组织3D细胞簇,可以在体外更真实地模拟组织器官的复杂结构和生物功能。目前间充质干细胞、多能干细胞等衍生的骨类器官已逐步建立,不仅为疾病建模、药物筛选和生理病理基础研究提供了良好平台,还有望为骨缺损修复带来新希望。现对不同骨类器官模型的构建及主要应用进行概述,同时讨论了骨类器官培养面临的挑战,并对其未来发展进行展望,为构建结构功能更完善的骨类器官并将其应用于生物医学研究提供参考。     

类器官在再生医学中的应用

类器官是干细胞在体外基质材料支撑条件下培养出来的一种三维微器官,与来源组织器官高度相似。类器官技术为基础研究、药物筛选、再生医学等领域提供了一个新的强大的研究模型和技术手段。再生医学的目的是帮助组织或器官恢复其正常的生理功能,通过与组织工程或基因工程相结合,类器官为再生医学提供了新的移植物来源。该文将介绍类器官在再生医学中的应用,并讨论该领域发展过程中所面临的主要挑战。     

类器官在发育与再生中的研究进展

类器官(organoid)作为体外模拟器官结构和功能的三维培养体系,已经广泛应用于发育研究、疾病建模和药物筛选。类器官在再生医学中具有重要的应用前景。胚胎干细胞、诱导多能性干细胞和多组织成体干/祖细胞来源的类器官再现了发育分化、稳态自我更新和组织损伤再生过程,为揭示发育和再生调控机制、明确生理病理进程提供了可能。近年来,多细胞类型的新型培养模式和单细胞测序等技术的应用促进了类器官的发展。该文总结了类器官在发育与再生中的最新研究成果,并就前沿技术在类器官研究中的应用进行了综述与展望。     

类器官培养方法及家畜类器官研究进展

类器官(organoid)是由干细胞在体外培育而成的一种三维(3D)细胞培养物,其中包含多种细胞类型的自组装。类器官是生物医学领域内近年来的热门前沿技术之一,可用于发育、内稳态、再生、疾病建模和药物研发等领域的相关研究。不同类器官的培养方法存在差异,因此了解相关进展对成功构建合适的类器官模型非常重要。家畜与人类生活息息相关,通过构建类器官的方式以其为研究对象,对人类的饮食安全、医疗保健、精神健康都具有重要意义。本文评述了类器官的培养方式及家畜类器官研究方面的进展,以便为后期相关研究提供参考。     

干细胞在牙齿再生研究中的应用

干细胞是一类能够自我更新并分化形成多种组织细胞类型的原始细胞.基于其特殊的生物学性质,干细胞可作为器官再生的理想种子细胞.干细胞已成功被诱导为神经、心肌、皮肤、软骨、肝脏、胰岛、造血等不同类型组织细胞,为神经损伤、退行性变、胰岛素依赖性糖尿病、造血功能障碍等多种难活性疾病提供替代疗法.牙齿是人体中唯一的能在成体中再次发育而且结构相对简单的一个器官,因此牙齿再生已成为组织工程研究领域的热点.目前,在模式动物小鼠以及小型猪中已开展许多利用干细胞进行釉质、本质、牙髓以及牙周韧带等牙齿组织再生和整牙再生的研究.本文系统地概括了不同来源的干细胞(胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞)在牙齿再生研究中的应用.其中,成体干细胞具有来源广泛、便于采集培养以及不导入外源基因等优势,在牙齿再生的基础研究和临床应用中具有更大的价值.     

肠黏膜更新的源泉——小肠干细胞

随着细胞分选和基因标记技术逐渐成熟,干细胞研究由原来的干细胞移植雏形—骨髓移植研究逐步发展成为一个新兴的学科。作为机体内细胞更新最快的组织器官之一——小肠,其干细胞的研究日益受到人们的关注。由于小肠黏膜单层上皮细胞的简单结构和特有的昼夜更新节律,小肠干细胞成为继造血干细胞和皮肤干细胞之后新的研究热点。同时,由于部分肠道疾病导致的黏膜破坏,肠功能难以自我代偿,小肠干细胞移植为肠黏膜的再生和肠功能的恢复提供了新的前景。     

胸腺类器官培养及应用进展

胸腺是人体重要的免疫器官,是T细胞分化成熟的场所,受损后容易引发自身免疫性疾病甚至恶性肿瘤。多年来,研究人员主要通过T细胞体外单层培养系统探索T细胞的发育过程,揭示胸腺损伤和再生的机制。但单层培养系统既不能重现胸腺独特的三维上皮性网状结构,也无法充分提供造血干细胞定向分化为T细胞所需的细胞因子和生长因子。胸腺类器官技术利用具有干细胞潜能的细胞,在体外通过三维培养模拟胸腺的解剖结构和胸腺上皮细胞介导的信号通路,与体内胸腺微环境十分接近。在研究T细胞分化和发育、胸腺相关疾病、重建机体免疫功能以及细胞治疗等方面,胸腺类器官呈现出巨大潜力。文中系统介绍了胸腺类器官的培养方法,比较了培养所用支架的优缺点;同时探讨了胸腺类器官在疾病建模、肿瘤靶向治疗、再生医学和器官移植等领域的应用,并对其前景进行展望。     

类器官及其在肿瘤研究中的应用

类器官(organoid)作为一种新型的肿瘤研究模型能够高度模拟原位组织的生理结构和功能,可以稳定地维持肿瘤细胞在体内的特征,同时也适用于高通量的药物筛选和个性化治疗。此外,类器官模型又是干细胞研究的有力工具,可以在体外重构具有部分生理功能的类器官组织。基于这些优点,类器官模型将会在肿瘤和干细胞研究中扮演着越来越重要的角色。该综述将从类器官的发展简史、主要类型、研究应用和未来展望四个方面进行讨论。     

幽门螺杆菌感染新型原代人胃上皮细胞模型的建立

目的培养三维(3D)人胃黏膜上皮类器官,转为二维(2D)原代胃黏膜细胞培养,并建成人2D原代胃上皮细胞的幽门螺杆菌感染模型。方法 (1)从正常人胃上皮组织中分离胃腺,在含有多种生长调节和凋亡抑制等混合因子的培养基中,依附于基质胶而培养成3D类器官;(2)利用免疫荧光技术鉴定胃上皮类器官的相关分子标记;(3)研究正常原代胃上皮细胞被幽门螺杆菌感染后的形态学变化,利用免疫印迹技术鉴定幽门螺杆菌感染相关蛋白的表达水平。结果成功培养出可长期传代的人胃上皮3D类器官,具有典型的人胃黏膜上皮分子标记。而且3D类器官转为2D平面培养的原代胃上皮细胞,可作为幽门螺杆菌的体外原代细胞感染模型。结论 3D胃上皮类器官,可作为2D原代胃上皮细胞的持久来源,为研究幽门螺杆菌感染人体胃上皮的分子机制带来个体化的新模型。     

类器官组织在感染性疾病研究中的应用

类器官(organoid)是体外3D培养组织干细胞所形成的多功能细胞团,具有自身增殖和多向分化的能力,在空间和结构上与来源器官组织的基因、结构和功能相似,可用于模拟体内组织细胞生长、分化及器官形成过程,在药物筛选与评价、生物医学材料及组织工程等方面具有重要的应用潜能。当前在感染性疾病研究方面,越来越多数据表明不同类器官组织可用于在体外模拟病原入侵和引发疾病过程。鉴于此,本文对类器官组织在病原感染相关疾病模型上的研究进展及其应用前景进行综述。     

多能干细胞诱导分化为肾脏类器官的研究进展与挑战

用于分化为多种类型细胞的多能干细胞(PSC)体外培养技术已被广泛应用于生物学领域中。由PSC分化而来的肾脏类器官可基本还原生物体内肾脏的组织结构和部分功能,在肾脏疾病模型研究和药物筛选中有重要作用,继续改善肾脏类器官的结构、功能和成熟度将会对肾脏再生治疗提供极大的帮助。研究肾脏类器官的重点在于体外准确模拟体内肾脏的发育过程。本文着重归纳了近十年来对胚胎肾发育过程研究的重点,对肾脏类器官分化技术的几个关键方案进行总结、分析和比较,并探讨肾脏类器官在分化研究和应用中将面临的挑战。     

肠上皮干细胞研究进展

肠上皮是人体更新最快的组织,位于其底部隐窝结构中的干细胞是它快速更新的驱动力所在.Lgr5+细胞是最主要的肠上皮干细胞类群,它可以分化产生所有的肠上皮细胞类群.Lgr5+肠干细胞的命运受Wnt,BMP,Notch,EGF和Hippo等生长发育信号通路的调控,以及肠道微生物和人体代谢水平的影响.肠上皮干细胞的稳态维持与肠道疾病发生紧密相关,其功能缺失会引起消化吸收功能下降、炎症发生,而其过度激活导致的增生又会诱发肿瘤,形成结直肠癌.对肠上皮干细胞的研究既可以加深对于肠上皮快速更新机制的了解,又可以为治疗结直肠癌等肠道疾病提供新的启示.     

胰腺类器官技术的发展及应用

在人类生物学和疾病的研究过程中,动物模型扮演了重要的角色。但随着研究的深入,其局限性也逐渐凸显。新兴的人类类器官(organoid)技术较好地弥补了动物模型的不足。类器官主要是指由干细胞衍生出的3D多细胞微器官。它能在体外模拟组织器官自发的谱系分化与稳态维持,并具备类似于体内组织器官的生理功能。目前,类器官培养技术在很多器官(比如胃肠道、食管、肝、胆、脑和膀胱等)中都取得了较好的进展。胰腺是人体内唯一的一个既是外分泌腺又是内分泌腺的特殊脏器。因此,胰腺类器官技术的发展面临更大的挑战。目前,胰腺导管类器官和胰岛类器官技术日渐优化,但如何构建复合型胰腺类器官仍是当前研究的难点。该综述将主要回顾胰腺的发育过程、体外定向分化技术以及胰腺类器官模型构建与应用等最新研究成果,同时简要探讨胰腺类器官模型具有潜力的发展方向。     

小鼠小肠类器官体外培养体系的建立与应用

目的建立一种研究肠上皮细胞的体外模型—小肠类器官培养体系,探索其相关病理检测技术方法,为肠道相关疾病的体外研究提供便利平台。方法将小鼠肠上皮隐窝分离并培养成小肠类器官,体外模拟肠上皮的生长发育过程。通过制作石蜡切片,探索应用免疫组化技术以及基于基质胶中类器官三维水平免疫荧光技术对相应的增殖与分化信号进行检测。结果探索并建立了小肠类器官体外培养体系,应用石蜡切片免疫组化技术与三维水平免疫荧光技术能够准确检测小肠上皮结构的生长发育状态。结论小肠类器官体外培养体系的建立与免疫检测技术的应用,将逐渐使其成为人们研究肠道相关疾病最为有利的技术手段。     

干细胞过度生长或造成癌症

利用干细胞产生新的组织和器官,修复破损的组织、器官,被称为再生医学。目前,再生医学的发展已经使得人类可以通过干细胞使血管、汗腺、神经再生。并生产出组织工程皮肤和组织工程软骨,甚至组织工程耳朵和膀胱等。但是。用于治疗的于细胞如果控制不好就有可能演变为难以制约的肿瘤,尤其是全能分化的胚胎干细胞。     

粪菌移植的临床应用研究进展

人类的肠道菌群种类及数量众多,目前被认为是人体的一个特殊器官。肠道菌群在维持肠道的正常生理功能和机体免疫功能方面发挥了重要作用,肠道微生态失衡与炎症性肠病、代谢综合征、肝病、心血管疾病、精神疾病、关节炎等多种肠内外疾病密切相关,纠正肠道微生态失衡将有助于上述疾病的治疗。粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)是指将健康人粪便中的功能菌群移植到患者胃肠道内,重建具有正常功能的肠道菌群,以达到治疗肠道和肠道外疾病的目的。目前报道FMT已应用于艰难梭菌感染、炎症性肠病、肠易激综合征、代谢综合征等多种疾病的治疗中。本文就FMT的临床应用现状作一综述。