肝脏类器官芯片在生物医学中的研究进展

肝脏类器官芯片是一种基于三维培养并搭配微流控系统的特殊芯片。肝脏类器官可依托芯片技术，在体外构建出具有三维结构的人体肝脏生理微系统。该文概述了肝脏类器官芯片在生物医学领域的最新研究成果，归纳总结包括三维肝细胞芯片、肝血窦芯片和肝小叶芯片在内的不同类型的肝脏类器官芯片特点，分析肝脏类器官芯片领域发展面临的诸多机遇和挑战，展望了肝脏类器官芯片未来的发展方向。肝脏类器官芯片技术将为人类疾病和健康领域开创新的研究途径。     

类器官芯片在医学研究中的应用进展

相比于2D细胞模型和动物模型,类器官更能够重现来源器官的关键结构和功能特征,在生物医学领域得到了广泛的研究和运用.类器官芯片结合了类器官培养腔、微流控等多种功能单元,不仅可以根据研究者对靶器官的认知来设计仿生结构,模拟人体靶器官的复杂性;而且能控制并检测类器官所处微环境的变化,具有高通量和高灵敏度的特点.对类器官芯片的...     

类器官领域发展现状及展望

类器官技术的出现与快速发展极大的提升了人造组织器官的制造水平,拓展了其应用范围,同时也为生物医药行业的发展带来全新机遇。对类器官相关技术、应用和产业发展现状进行分析,显示目前类器官技术正处于爆发期,组织器官结构和功能的模拟水平不断提高,在血管化等核心瓶颈问题的攻关方面也不断取得突破,而其与器官芯片融合产生的类器官芯片技术更是极大地提升了该技术的应用能力。目前,类器官作为一种生物模型,在生物医学科研、临床治疗及药物研发中均已展现出可观的应用前景,尤其是在药物研发领域,相关产业体系正在逐渐成型,发展进程快速推进。未来随着相关技术瓶颈的攻克以及商业资本进一步涌入,类器官领域必将孕育更广阔的发展空间,进而助力生物医药行业的创新发展。     

类器官的研究进展及应用

随着人类生物学研究的不断深入,需建立新的模型系统为研究提供了有力的工具。虽然传统的研究模型已被广泛应用,但难以准确反映组织、器官在机体中的生理现象。类器官 (Organoid) 是来源于干细胞或器官祖细胞的三维细胞聚集体,可分化和自组织形成具有人体相应器官的部分特定功能和结构。由于类器官具有人源性,可模拟器官发育和形成,在体外长期扩增中具有基因组稳定性,并能够形成活体生物库进行高通量筛选等优势,成为近年来备受关注的体外模型。目前,利用类器官模型结合新兴的基因编辑、器官芯片、单细胞RNA测序技术等,能够突破传统模型的瓶颈,在器官水平上为疾病模型的建立、药物研发、精准医疗以及再生医学等提供有价值的信息。文中就类器官分类及特性、研究应用、与其他技术结合应用及展望这4个方面进行综述。     

人脑类器官在神经退行性疾病中的应用与展望

人脑类器官是指体外培养的,在一定程度上模拟人脑细胞类型组成、空间结构、生理功能等特征的三维类组织培养物.目前,人脑类器官已广泛应用于人脑发育、基因功能、疾病机制、药物筛选等方面的研究.本文聚焦于神经退行性疾病,概述了人脑类器官在阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症、亨廷顿病研究中的应用,并对其面临的挑战与未来的发展方向进行了展望.     

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...     

类器官在临床医学中的应用和研究进展

类器官是具有三维结构、高度保留来源组织器官特性的体外3D类组织培养物.类器官的兴起和发展为临床医学提供了一项重要的工具.患者源性类器官可以作为模拟和研究疾病模型,帮助临床医生更好地理解相关疾病病理生理,并制定相应的治疗策略;肿瘤患者类器官可以为药物筛选提供更准确的平台,帮助和指导临床医生为癌症患者选择最合适的治疗方案,提高患者临床预后.本文将介绍类器官在临床医学中的应用和研究进展.     

肺成体干细胞体外培养模型的研究进展北大核心CSCD

目前,肺体外培养模型有肺类器官和肺芯片两种主要手段。肺类器官是离体的肺上皮干细胞在体外特定的三维培养环境中生长,自发形成具有自我更新能力的干细胞簇并成功分化出功能细胞。肺芯片是利用人工活性膜为细胞提供组织分层结构,模拟微环境和机械力的仿生微流体芯片。由于原有二维培养模式缺乏精确的微结构和功能,组织体外培养模型作为模拟肺部发育、稳态、损伤和再生机制的研究工具,为肺部纤维化、癌症等疾病的探索提供了新的手段和可能。本文就肺成体干细胞两种体外培养模型的分类、研发历史、建立方法、实际应用、优缺点等方面进行综述,期望为器官移植和再生、药物筛选等应用提供参考。     

胰岛类器官研究进展

类器官是将具有多向分化潜能的干细胞或组织细胞在特定环境下培养分化成为能够模拟原生器官结构和功能的三维结构.类器官在各种疾病模型研究及药物筛选中发挥至关重要的作用.近年来,通过体外诱导胰腺组织或多能干细胞分化形成具有胰岛细胞功能的胰岛类器官研究成为热点,为胰岛相关疾病模型、药物研究以及糖尿病的治疗提供了新的手段.本文针对...     

血管化类器官的构建和研究进展

类器官在结构和功能上更接近真实器官,已经成为一种应用较为广泛的补充模型。但由于缺乏血液灌注,现有的类器官模型依然存在生长发育受限、内部坏死严重、结构功能不完善等问题。作为不少器官的重要组成成分,血管不仅能解决类器官的物质运输问题,还能提供血流灌注的机械力影响。此外,血管内皮能分泌多种因子,调节类器官的发育成熟。因此,血管化类器官具有更重要的应用意义。本文综述了构建血管化类器官的细胞来源,介绍了如何通过干细胞诱导共分化、多种细胞共培养自组装、以及直接使用微血管片段、利用移植后体内再血管化、运用组织工程手段等方法获得血管化类器官。     

面向国家重大需求 开发建立新研究模型——胰岛类器官模型的研究进展与展望

糖尿病是威胁人类健康的一种重大代谢性疾病,给人们和社会带来了沉重的负担,对其发病机制的研究和治疗方法的开发是国家的重大需求。随着类器官技术的问世,胰岛类器官(islet organoid)应运而生且备受关注,被认为是极具价值的新型糖尿病研究模型。胰岛类器官是基于目前对胰岛发育机制的理解,通过体外添加诱导因子程序化地激活或抑制发育过程中的特定信号通路,将干细胞体外诱导分化成具有类似天然胰岛结构和功能的三维细胞培养物。由于胰岛类器官能够在一定程度上体外模拟胰岛的发育过程,体现其组织结构,行使分泌多种激素、调控血糖水平的生理功能,因此具有广泛的应用价值,已被用于糖尿病发病机制研究、药物筛选和评价以及临床移植治疗等,显示出良好的应用前景。本文主要总结和介绍胰岛类器官目前的研究进展、应用前景和亟待解决的问题,并且讨论和展望未来的发展方向。     

类器官及其应用的研究进展

类器官弥补了传统研究中细胞简单模型与动物复杂模型的不足,为生命体关键功能研究提供了重要实验基础,已成为当前研究热点,并在疾病机理研究、药物筛选、再生医学、生物材料评价等方面具有重大理论意义和应用前景.本文对近10年类器官研究进行了综述,阐述出类器官研究的发展历程和研究现状,重点综述了类器官的主要研究领域,并解析类器官研究中存在的关键科学问题,为类器官在生物医药、再生医学和疾病精准治疗领域的研究和应用提供新思路.     

从视网膜类器官到“视网膜器官”的思考

视网膜退行性疾病是引起严重致盲的常见眼科疾病,目前临床治疗仍是棘手难题.视网膜组织难以获取且无法培养,使视网膜相关疾病的机制研究及治疗很困难.由于动物与人的视网膜存在显著的种属差异,既往诸多动物实验结果往往难以转化落地而解决实际治疗问题.视网膜类器官的出现,成为解决这些问题的新希望.它使视网膜相关疾病能重现在细胞培养皿中,用于疾病致病机制及药物筛选研究,更重要的是可用于细胞移植替代变性的视网膜细胞,有望使失明患者重见光明.但也必须认识到视网膜类器官模拟疾病还存在一些亟待解决的问题,诸如分化稳定性低、缺乏血管及神经免疫细胞等瓶颈问题.虽然微流控生物反应器系统的应用改善了视网膜类器官的分化和培养,但当前的技术只能做到“类器官”,尚未达到“视网膜器官”的标准.因此,本文的目的就是对视网膜类器官的应用及存在的问题进行梳理,思考如何进一步推动发展可用于再生医疗的视网膜器官,以期更好地推动视网膜疾病的治疗和研究.     

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...     

类器官的构建与应用进展

类器官是在体外经由干细胞驱动的, 形成具有来源器官显微解剖特征的多细胞三维结构且能自我更新的微组织。类器官能分化产生器官特异性的多种细胞类型,能重现对应器官的部分功能和空间架构,它的诞生为生命医学研究和临床应用注入了新动能,在癌症基础与临床研究、再生医学等领域表现出广阔的应用前景。对近些年国内外类器官研究进展进行综述,介绍其构建过程与培养体系,并详细阐述其作为体外研究模型的优缺点,为基于类器官的科学研究与应用提供了参考。     

类器官的构建与应用进展

类器官是在体外经由干细胞驱动的, 形成具有来源器官显微解剖特征的多细胞三维结构且能自我更新的微组织。类器官能分化产生器官特异性的多种细胞类型,能重现对应器官的部分功能和空间架构,它的诞生为生命医学研究和临床应用注入了新动能,在癌症基础与临床研究、再生医学等领域表现出广阔的应用前景。对近些年国内外类器官研究进展进行综述,介绍其构建过程与培养体系,并详细阐述其作为体外研究模型的优缺点,为基于类器官的科学研究与应用提供了参考。     

前列腺类器官技术(POT)——前列腺干细胞和癌症研究中的“新金桶”

类器官是由单个干细胞、祖细胞或不同谱系的细胞簇在三维培养条件下自发形成类似体内组织结构的细胞簇.近年来,类器官技术为干细胞和癌症领域带来了革命性的变化.在这篇综述中,我们简要地概述了前列腺类器官技术(prostate organoid technology, POT)在前列腺研究中的进展.此外,我们也总结了POT在探究...     

肝脏类器官的应用

在中国,肝病是因病死亡的主要原因之一.揭示肝脏疾病的发生发展机制,发现新的治疗靶点,以及建立医学治疗新方法,是关乎国计民生的重大课题.目前对于人类肝脏疾病的研究主要依赖于细胞系与动物模型,但是二维(two-dimensional, 2D)培养的细胞系缺少组织三维(three-dimensional, 3D)结构,而物种差异又限制了利用动物模型对人类肝脏疾病的进一步认识.类器官是一种新的体外培养系统,利用人类细胞构建的类器官体一方面能模拟体内器官的结构,另一方面体现了人类组织器官的功能,从而提供了新的研究模型.最近,肝脏类器官体技术也得到建立与发展,加深了人们对于肝脏疾病的认识,促进了药物靶点的研究,并催生了一些治疗方案的开发.本文将就肝脏类器官的疾病模拟和治疗应用进行综述.     

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...     

肝脏类器官的研究进展及应用

生物医药研究主要依赖动物模型及人源细胞系,但是这些研究系统往往不能模拟人类个体发育过程、疾病发生机制和药物反应,因此在向临床转化方面遇到极大的困难.类器官是能模拟体内器官结构和功能特征的体外3D细胞簇.本文按照肝脏类器官从简单到复杂的顺序,讨论了成体干细胞来源和多能干细胞分化的多种肝脏类器官模型,同时概括了肝脏类器官在疾病建模、药物反应、毒性测试及再生医学等方面的应用.