类器官的血管化是限制其技术发展的瓶颈2024-03-25 09:13:46
组织工程和生物工程领域在过去十年中取得了显著的进步,研究者们不断地尝试在体外构建工程实体器官模型,希望以此为钥匙来解开人类生长、发育和再生的终极秘密。然而,人体器官不仅具有复杂多样的空间三维形态,而且其细胞种类繁多,并具有特定的空间区域排布。随着21世纪初干细胞研究和组织工程技术的快速发展,类器官技术应运而生。类器官是指在体外环境中对干细胞(如胚胎干细胞或成体干细胞)培养并诱导其增殖和分化后,通过自组织形成类似器官的复杂结构体。其具有类似特定器官的细胞类型和组织排布,能够模拟器官的关键功能,弥补了传统二维细胞模型和动物模型的一些不足。这一颠覆性的技术出现为疾病研究、药物开发和再生医学提供了新的视角和工具,已经成为发展前景最为广阔的体外器官模型之一。
类器官的血管化一直是限制其技术发展的瓶颈。人体器官中具有丰富的血管网络,这些血管不仅为器官中的细胞提供营养物质和氧气,带走代谢废物,还为器官的形成和再生提供必不可少的生化信号分子。同样,类器官也需要血管化来保证其结构和功能的完善以及支持体外的长期存活。氧气、营养物质和代谢废物在三维组织中心的扩散一般不超过200μm,相较于体外二维细胞模型,多数类器官模型都大于这一尺寸,且类器官空间结构复杂,不同部分的细胞组成和物质运输效率存在较大的差异,未形成血管化的类器官内部氧气和营养物质的运输效率较低,也缺少血管相关细胞分泌的细胞因子,这些因素都提示了类器官血管化的必要性和难度。
出自《血管化类器官的构建方法及生物材料》作者李石开,曾东鳌,杜方舟
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