胰岛类器官研究进展

糖尿病被列为对人类健康威胁最大的三类疾病之一,是全球重点关注的公共卫生问题.目前的药物治疗无法从根源上恢复血糖的自主调节.异体胰岛移植能够有效控制糖尿病患者的血糖,但由于尸体胰岛的来源有限,如何在体外获得大量胰岛素分泌细胞是糖尿病移植治疗的关键.近年来,类器官(organoid)培养技术日益发展,给再生医学研究和疾病治疗带来了新思路.胰岛类器官不仅为探究胰岛发育、糖尿病发病机制和治疗策略提供了体外模型,也为糖尿病的细胞治疗提供了新的细胞来源.本文综述了胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、转分化细胞和成体干细胞等不同来源的胰岛类器官的研究进展,并探讨如何优化胰岛类器官的培养条件以助力糖尿病的研究与治疗.     

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...     

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...     

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.     

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。     

肝脏类器官的研究及应用进展

肝脏疾病易感性差异大且个体间的肝脏细胞存在明显的异质性,因此开发体外能够长期存活并具有代谢功能的人体类肝组织细胞模型,对治疗终末期肝病、开展肝脏致病机理研究及药物筛选具有重要意义。过去十年中,体外三维类器官模型发展迅猛,为疾病模拟、精准化治疗领域的研究提供了新的工具,显示出巨大潜力。肝脏类器官具有患者的基因表达与突变特征,在体外能够较长时间地保持肝脏细胞功能,已被应用于疾病模拟及药物有效性研究,并具有进行原位或异位移植发挥治疗作用的应用潜能。就干细胞、肝脏原代细胞等不同来源的肝脏类器官的发展及近年的研究进展作了综述,以期为肝脏类器官在疾病建模、药物发现和器官移植领域的研究和应用提供新的思路。     

中国类器官研究的发展

<正>类器官是一种体外培养的、由干细胞分化而来的自组装三维细胞团,拥有对应组织器官的细胞类型和类似空间结构,并且能够模拟组织器官的部分功能.自2009年首种类器官被建立以来^[1],类器官领域呈现快速发展趋势, 2013年Science杂志将类器官列入年度十大科学突破, 2017年Nature Methods杂志将类器官评选为年度技术.类器官技术对生物医学产生了颠覆性影响,克服了传统二维细胞培养的不足,改进了体外探索生命现象和医学问题的手段和方法,为发育生物学、再生医学提供了有效模型,在精准医学和药物研发等方面有着巨大的潜力.     

皮肤类器官的构建、功能及其应用研究进展

皮肤类器官作为一种新型的类器官模型,不仅能高度模拟皮肤组织的生理结构和功能,更好地在不同体外环境下还原较真实的皮肤生态,还可以应用于皮肤发育研究、皮肤疾病病理研究及药物筛选等领域。在干细胞研究中,皮肤类器官模型可以在特殊的生境下对具有特定功能的皮肤细胞及其附属物进行重建和改造,以弥补现有体外皮肤模型在结构、功能等方面的不足。基于此,皮肤类器官将会在皮肤再生、组织修复、药物筛选及医学美容等方面扮演越来越重要的角色。本文详述了皮肤类器官构建中所参与的细胞来源及近年来的应用,并对未来皮肤类器官的发展与优化做出了展望。     

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。     

心脏的起源和细胞谱系

心脏是器官发生过程中最早形成的结构之一.心脏的原基分布图和心脏细胞谱系是心脏起源和形态发生研究的主要方面.总结了近几年来以鸡和小鼠为模型,在心脏发生和心脏前体细胞定位方面的研究情况.     

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。     

基于小分子筛选的嗅上皮类器官培养体系的建立

嗅上皮接收和传导气味信号是嗅觉系统的重要组成部分。嗅上皮的损伤在通常情况下可自发恢复,但特定疾病或衰老造成的嗅上皮损伤会引起嗅觉功能减退和嗅觉障碍。嗅上皮主要由基底细胞、支持细胞以及嗅感觉神经元组成。为了在体外建立包含多种细胞类型的嗅上皮类器官,本研究采用3D细胞培养技术,通过筛选小分子药物,构建了包含多种细胞类型的嗅上皮类器官模型,包含水平基底样细胞、球形基底样细胞、支持样细胞和嗅感觉神经元样细胞多种细胞类型。类器官培养体系中多种生长因子和小分子化合物在细胞增殖速度、细胞组成以及不同细胞类型标志基因的表达水平等方面对类器官产生影响。Wnt信号通路激活剂CHIR-99021能够提高嗅上皮类器官的成克隆率和增殖速度且有利于提高嗅上皮类器官中嗅感觉神经元样细胞标志基因的表达水平;培养体系的任一因子均能提高类器官中cKit阳性的球形基底样细胞克隆比例;表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)和维生素C均有利于类器官中水平基底样细胞标志基因的表达。本研究建立的嗅上皮类器官系统模拟了嗅上皮干细胞分化产生多种嗅上皮细胞类型的过程,为研究嗅上皮组织损伤再生、嗅觉障碍病理...     

编者按

正随着我国老龄化的加剧,心血管疾病的发病率逐年攀升,心血管疾病已占据我国居民疾病死亡原因的首位。近年来,饮食不健康、生活不规律、缺乏运动和心理压力大等导致心血管疾病的发病呈现持续上升和年轻化现象。心血管疾病因发病率和死亡率高、治愈率低,严重危害我国国民健康和公共卫生安全。干细胞及相关技术(如基因编辑技术、类器官和单细胞测序技术)的快速发展,为人类心血管疾病研究和治疗带来了新的希望和推动力。人体干细胞包括多能干细胞和成体干细胞等。其中,人多能干细胞,如胚胎干细胞和诱导多能干细胞,可在体外培养过程中维持无限自我更新能力,可定向诱导分化为人体几乎所有细胞类型,为研究和治疗人类疾病(特别是心血管疾病和神经退行性病变等重大疾病)提供了一个取之不尽、     

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。     

胚胎干细胞体外分化心肌细胞的研究

胚胎干细胞是从动物胚胎内细胞团分离的具有全能性的细胞.研究证明分离的小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成心肌细胞,这一发现为小鼠胚胎干细胞向各种特化心脏细胞(动脉样细胞、血管样细胞、窦样细胞、心室样细胞、蒲肯野氏样细胞)分化提供了依据,使基因功能的研究在体外成为可能.1998年末人类ES细胞的成功培养奠定了心脏细胞的再生性治疗的战略基础.主要综述了目前ES细胞体外分化心肌细胞的进程,讨论了此进程对心脏基因研究的促进作用.     

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...     

多能干细胞诱导分化为肾脏类器官的分子机制及应用前景分析

干细胞具有自我更新和多向分化潜能,在再生医学领域发挥着越来越大的作用。肾脏类器官是一种由干细胞分化而来具有一定肾脏功能的组织结构,可用于肾脏疾病的细胞修复治疗,也可以模拟肾脏发育和疾病发生及用于筛选改善肾功能的药物。肾脏类器官的体外培育成为了当前研究热点,其体外培育可分为几个阶段：干细胞-原始体节中胚层-中间中胚层-输尿管芽（后肾间质）-集合管（肾单位）。本文重点介绍了目前两种较为成熟的肾脏类器官体外诱导方法,并对肾脏类器官的应用前景进行了综述。     

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。     

类器官芯片

类器官芯片是一种新兴前沿交叉技术,它通过整合类器官与器官芯片,可在体外构筑具有高度生理关联性的器官模型系统,在组织器官发育、疾病研究、药物筛选和再生医学等领域具有重要的应用潜力.本文概述了类器官芯片的产生、技术特点及研究进展,并对其未来发展和面临的挑战进行了展望.