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三维类器官模型在生物医学研究中的革命性应用2025-10-29 08:52:36

类器官是一种在体外利用干细胞或器官祖细胞培养出的三维微型器官模型,高度模拟真实器官的结构和功能特性,细胞能够通过空间组织和细胞特异化自行组织,重现原始器官功能,如分泌、代谢及信号传导等。类器官概念可追溯至20世纪80年代,但这一技术的真正突破发生在2009年,荷兰科学家HansClevers团队首次证明了单个Lgr5+肠道干细胞可以自行组织分化形成包含所有肠细胞类型的肠隐窝-绒毛结构,标志着现代类器官研究的开端。类器官成为替代传统细胞系和异质动物模型的新型研究模型。

2010年,由于胃和肠上皮细胞具有许多分子和生理相似性,通过对肠培养系统的微小修改,从成年小鼠幽门Lgr5干细胞建立了胃类器官。2013年,由小头患者的iPSCs细胞分化形成人类大脑类器官。2014年,Lee等发现内皮细胞和成年细支气管肺泡干细胞在三维共培养模式下可培养肺类器官。2015年,培养了乳腺、输卵管和海马类器官,2020年产生了蛇毒腺类器官,2024年培养了小鼠睾丸类器官。类器官的来源主要有多能干细胞、成体干细胞和肿瘤组织。
 
干细胞最常在基质中培养在特定的外源因子的存在下诱导形成相应器官的类器官,部分先进技术结合微流控芯片或生物打印优化培养。不同类器官的制备需要不同的添加剂组合。类器官技术作为21世纪生命科学领域最具革命性的突破之一,正以前所未有的速度推动着生物医学研究范式的转变。
 
出自《类器官研究的国际发展态势分析》作者安琪,刘峥。