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产品应用 | 探秘类器官背后的细胞因子密码
什么是类器官？类器官是指利用干细胞或其他细胞来源，通过体外培养技术，形成具有特定组织或器官结构和功能的三维细胞群体。它可以模拟人体组织或器官的发育过程，并具备相应的生理功能，如分泌、排泄、吸收等。类器官作为一种三维的微器官模型，在结构与功能上与来源组织和器官高度相似，为医学研究和临床诊疗带来了新的机遇。
类器官的起源
类器官的起源可以追溯至20世纪初。1907 年，美国科学家威尔逊发现通过机械分离的海绵细胞可以重新聚集，并自组织成为新的具有正常功能的海绵有机体，为类器官技术的发展奠定了基础。2009 年，荷兰 Clevers 团队成功培养出三维肠组织类器官模型，开创了类器官研究的时代。随着技术的不断进步，类器官在药物开发和精准治疗中发挥着越来越重要的作用。在药物筛选方面，类器官可以与高通量筛选技术相结合，快速筛选出具有潜在治疗作用的候选药物，同时可以评估药物的疗效和毒性，减少动物实验的使用。在疾病建模方面，类器官可以模拟各种疾病的状态，用于研究疾病的机制和治疗方法，还可以用于研究疾病的个体差异，并开发个性化的治疗方法。
类器官研究进展
1. 技术优化与创新：
培养条件的改进：研究人员不断优化培养基配方、添加生长因子和小分子化合物等，以更好地模拟体内微环境，促进类器官的生长和分化。例如，通过调整培养条件，使类器官的细胞组成更加多样化，结构和功能更接近真实器官。2023 年，Meier 等通过人多能干细胞构建了包含心外膜的心脏类器官，可模拟人类心脏发育、疾病和再生的过程；西湖大学蔡尚团队构建了生理结构更完善、稳定性更高的小鼠乳腺类器官。
血管化技术的发展：血管对于类器官的营养供应和正常功能维持至关重要。过去，缺乏血管化结构是类器官研究的一个难题。近年来，研究人员在构建具有血管样结构的类器官方面取得了突破。例如，2019 年耶鲁大学的研究团队使用表达人类 ETV2 的胚胎干细胞成功构建了具有血管样结构的脑皮质类器官，该类器官具有类血脑屏障结构，为解决脑类器官及其他类器官的血管化问题提供了思路。
免疫微环境的构建：为了更真实地模拟体内环境，研究人员致力于在类器官中引入免疫细胞，构建免疫微环境。2023 年，有研究将来源于多能干细胞的人类肠道类器官移植到具有人源化免疫系统小鼠的肾囊中，成功建立了具有功能性人体免疫组织的模型；还有研究通过培养多能干细胞衍生的人结肠类器官，共同发育出多种免疫细胞群，为研究炎症性肠病等疾病的发生发展机制提供了重要模型。
2. 疾病建模与病理研究：
遗传疾病建模：类器官可以从携带特定基因突变的患者身上获取干细胞进行培养，从而准确地模拟遗传疾病的发生和发展过程。例如，2024 年斯坦福大学的研究团队利用携带导致 Timothy 综合征突变基因的人干细胞，培养出大脑类器官，用于研究该疾病的病理机制和潜在治疗方法1。
癌症研究：肿瘤类器官可以保留原发肿瘤的异质性和患者之间的异质性，为癌症的发病机理研究、药物筛选和个性化治疗提供了良好的模型。研究人员可以通过对肿瘤类器官的分析，了解肿瘤的生长、转移、耐药等特性，为癌症的治疗提供新的思路和靶点。
感染性疾病研究：类器官可以用于研究病毒、细菌等病原体对人体器官的感染过程和机制。例如，之前的研究发现 SARS-CoV-2 可以感染人脑类器官中的神经元，为研究新冠病毒对神经系统的影响提供了模型。
3. 药物研发与筛选：
药物有效性筛选：类器官可以作为药物筛选的平台，快速评估药物对不同器官的作用效果。与传统的细胞培养模型和动物模型相比，类器官更能反映人体器官的生理特性，提高药物筛选的准确性和效率。例如，利用肝类器官可以筛选对肝脏有保护作用或可能引起肝损伤的药物。
药物毒性测试：通过类器官可以检测药物对人体器官的毒性作用，为药物的安全性评价提供依据。研究人员可以观察药物对类器官的结构、功能和细胞活性的影响，预测药物在人体中的潜在毒性。
4. 再生医学应用：
组织修复和再生：类器官技术为组织修复和再生提供了新的途径。研究人员可以将体外培养的类器官移植到受损的器官部位，促进组织的修复和再生。例如，2021 年英国剑桥大学的研究人员发现胆管类器官可以修复受损的人类肝脏。
器官移植的潜在来源：未来，通过进一步优化类器官的培养技术和功能，有望将其作为器官移植的潜在来源。但是，目前类器官的尺寸和功能还不能完全满足器官移植的要求，这方面的研究仍处于探索阶段。
类器官培养相关细胞因子
细胞因子在类器官中发展具有重要作用，例如FGF家族细胞因子结合靶细胞上的高亲和力受体，进而激活激酶和转录因子的信号转导，会导致有丝分裂发生、分化、迁移、血管生成和伤口愈合等。在胃类器官中，R-Spondin 1、Wnt-3a、EGF、Noggin 等细胞因子则对胃类器官、肠道类器官、肝类器官等多种类器官均发挥着重要作用。
凭借着丰富的细胞因子研发与生产经验，逐典生物能够提供一系列与类器官体外培养紧密相关的高品质细胞因子，其中包括 Wnt-3a、R-Spondin 1、EGF、Noggin、FGF-7 以及 FGF-10 等多种因子。这些细胞因子为类器官的生长、分化以及功能维持强势助力，提供坚实可靠的支持。
逐典类器官细胞因子特点
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上海逐典生物科技有限公司，坐落于中国（上海）自由贸易试验区，获得ISO9001质量体系认证，是一家从事重组蛋白研发和销售的高新科技企业。
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