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组织工程材料与类器官构建2024-03-19 09:01:57

类器官内部细胞易出现氧化应激、细胞死亡,限制了分化组织的大小与健康程度。体外培养的类器官一般也难以形成类似体内的血管网络,无法克服上述障碍。另一方面,仅仅依赖自组织产生的类器官往往只具有较为单一的组织结构,在重现体内真实复杂的结构组成时具有一定的局限性。为了解决上述问题,组织工程材料的添加或工程化支架的应用为类器官构建提供了一些新的思路。

目前常用于类器官培养支架的材料包括重组蜘蛛丝蛋白、脱细胞的胞外基质或3D打印的生物材料等。其中一部分作为支架材料直接添加进类器官培养中(如蜘蛛丝蛋白等),为类器官形成与生长提供细胞附着生长的结构支持;另一部分则与类器官芯制备技术相结合,为类器官提供具有特定的衬底拓扑结构或内部结构的支架,从而进一步实现特定微环境的构建与稳态维持。
 
2019年,Bortolomai等将3DⅠ型胶原支架与3%1,4-丁二醇二缩水甘油醚交联,再接种经过基因修饰的胸腺上皮细胞。胸腺类器官交联支架的一侧为排列整齐的多孔结构,类似于胸腺髓质;另一侧为孔隙较少但更坚硬的纤维结构,类似于胸腺皮质。该胶原支架在高效完成物质交换的同时保证了良好的细胞透性和支架定植能力。2020年,Lutolf研究团队开发了一种可以渗透气体、营养物质和大分子的支架,可以诱导肠干细胞形成管状上皮,在结构上,该管状上皮具有可进入的内腔以及与体内相似的隐窝和绒毛状组织形态;在功能上,该管状上皮组织是可灌注的,从而可以连续去除管腔表面的死细胞,延长人工组织的培养时长。该模型保留了肠道的关键生理特征,并具有显著的再生能力。
 
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.