制约类器官稳定应用的技术瓶颈与功能短板2026-10-20 09:01:25
当前的类器官培养方法缺乏对环境参数的精细化控制,培养体系中的基质胶成分等关键要素难以标准化,导致类器官结构的批间差异性大,影响研究结果的可重复性与数据可比性。③功能表征与分析方法无统一标尺。类器官的分析方法同样缺乏统一标准,如何对类器官的复杂生理特性进行准确、可重复的表征仍是类器官成为标准化药筛或诊断工具的主要技术瓶颈。尽管多能干细胞来源的类器官在结构和基因表达上能够模拟人体组织的关键特征,但研究表明,部分类器官在结构和功能上更接近胎儿或器官发育早期阶段,研究成人疾病或药物代谢时,结果准确性会受影响。HENDRIKS等直接比较了胎儿肝细胞和成人原代肝细胞来源的类器官,发现前者可以在体外稳定生长,而后者难以扩增,且成人来源的类器官在培养过程中会向胎儿样表型转变。ZHANG等通过整合人类胎儿胰腺与胰岛类器官的单细胞转录组图谱,揭示了类器官中胰腺祖细胞和内分泌祖细胞的不成熟状态。此类类器官发育不成熟的根源是多能干细胞分化本质上是在有限的时间内模拟胚胎和胎儿的发育过程,期间缺乏体内复杂生理环境的完整信号输入,导致类器官的发育在胎儿阶段后便陷入停滞。目前,多数类器官缺乏血管系统和免疫细胞群,在模拟炎症反应等方面存在局限性,这些关键功能成分的缺失限制了类器官模型模拟部分复杂的生理及病理过程。
血管化问题是目前类器官领域公认的最具挑战性的瓶颈之一:缺乏功能性血管网络导致类器官的营养供应和废物清除主要依赖扩散作用,随着类器官体积增大,其核心区域容易出现缺氧甚至坏死;血管化不足还可能影响类器官的长期培养和功能成熟,同时使类器官无法模拟血源性细胞的招募和迁移过程。免疫细胞的缺失同样会限制类器官的应用场景,病毒感染诱导的免疫反应是由多类免疫细胞协同完成的复杂过程,传统的单一上皮类器官无法重现完整的病毒-宿主免疫应答。此外,大多数类器官缺乏神经支配。
出自《类器官模型在病毒研究中的应用》作者樊娅轩,王玢,李薇。
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