类器官技术发展对合成生物学的潜在推动作用2024-03-18 09:55:25
类器官作为近年来生命科学研究的重要技术突破之一,在实现多能干细胞或成体干细胞在体外分化出具有特定功能的细胞类型的同时,也能够建立三维空间组织,从而重现体内器官的结构与功能。类器官弥补了二维细胞培养在表现体内组织结构复杂性上的不足,拥有与体内对应器官相似的细胞构成、组织结构特征,能呈现较为复杂的生理功能,是体外模拟发育及疾病发生发展的重要工具。类器官模型的建立,使得在体外还原对应组织器官的细胞类型、基因表达、组织结构、生理功能及多种生物学过程成为可能。合成生物学是系统生物学与基因技术、工程科学、合成化学、计算机科学等众多学科交叉融合所催生的新兴学科,以基因组和生化分子合成为基础,综合生物化学、生物物理和生物信息等技术,通过工程化、模块化的方法,旨在设计、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化过程,从而构建具有生命活性的生物元件、系统以及人造细胞或生物体。随着类器官技术的不断发展和对复杂类器官构建的需求日益增加,现有类器官构建方法的单一性、高可变性等缺陷逐渐显露,需要拓展新的思路来实现类器官培养的优化。而合成生物学系统化、模块化、高通量的基本理念恰好契合类器官构建与改良的需求。将简要概述类器官的发展历程,聚焦当下前沿的类器官构建体系中合成生物学思路的体现,以及类器官技术发展对合成生物学的潜在推动作用,阐述类器官与合成生物学之间相辅相成、相互促进的关系,并展望二者融合碰撞所能产生的多种可能性。
类器官是基于多能干细胞或成体干细胞建立的体外3D培养物,具有人体相应器官或组织的结构和功能特征。虽然“Organoid”一词直到1946年才首次出现在文献报道中,但对于类器官的研究,最早可以追溯到20世纪初。
出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓,向阳飞.
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