多能干细胞为类器官研究提供了新技术2023-03-02 08:42:49
类器官是一种在体外环境培养的具有三维组织结构的微型器官,拥有类似于真实器官的细胞类型和复杂结构, 能够部分模拟真实器官的生理功能。类器官的研究可追溯到20世纪初, 有研究者尝试使用原代细胞培养在体外构建类器官甚至新生物体。随着干细胞的发现以及干细胞技术的不断发展, 对类器官研究产生了重要影响。2006年, 山中伸弥通过过表达Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc4个转录因子首次将小鼠成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞, 为类器官研究提供了新技术、新方案。这种基于多能干细胞或成体干细胞经体外培养构建的类器官, 能够自我更新和实现自组装,具有可长期培养、遗传稳定等特点。2009年,Clevers课题组通过对富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体5阳性的成人小肠干细胞的培养, 成功构建出第一个类似小肠的隐窝绒毛结构, 成为类器官技术发展的里程碑式突破。此后, 类器官培养陆续应用于胃、肝脏、脑、肺、肾脏等。与此同时, 基因编辑、3D打印、微流控技术及组织工程等技术的蓬勃发展也为类器官研究提供了进一步支持。截至2018年, 我国心血管病死亡率仍居首位, 患病率仍持续攀升, 推算目前心血管病患人数达3.30亿。而在心血管疾病药物研究方面,从传统模型到人类受试者之间的转换是有限的。
啮齿动物模型是研究心脏疾病常见的模型, 它们的基因可操作性和活体建模优势的确为疾病研究提供了系统的模型, 但显然它们在心脏搏动频率、动作电位持续时间、收缩功能调节等方面与人类存在明显差异, 使得在人类疾病中观察到的遗传变异性很难在啮齿动物上复制, 而且动物实验耗费巨大。原代心血管细胞和永生化细胞在心脏模型中的应用也存在不同的局限性。前者在培养过程中难以维持, 体外寿命有限; 后者经修饰后细胞周期改3变, 增殖异常活跃, 表现出与体内细胞不同的表型。因此, 亟待突破传统研究思维及技术局限, 构建仿生程度更高的研究模型。
出自《心脏类器官的研究进展及在药物发现研究中的应用》作者吴迪,王守宝,杜冠华。
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