类器官能够忠实多久?

发布时间:2024-05-22
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类器官从2009年诞生以来,迄今已经有超过16000篇文献,以平均每年50%的增长率在发展。类器官的热度不亚于罗刹海市,其重要意义也得到公认。

尤其是FDA和CFDA将类器官技术列入相应的指导原则文件,类器官得到官方的背书之后,前景一片光明。

那么什么是类器官?

类器官是指在体外培养的,具有与其来源器官相似的结构和功能的3D或者2.5D的结构。类器官通常由成体干细胞或多能干细胞分化而来,它们可以通过不同的培养条件来诱导分化成不同的器官类型。

类器官仍然处于发展阶段,但它们已经显示出巨大的潜力。随着技术的不断发展,类器官将在未来的医学研究中发挥越来越重要的作用。

类器官需要符合以下几个条件:

  • 类器官是由干细胞或多能干细胞分化而来
  • 类器官具有与其来源器官相似的结构和功能

类器官具有许多优势,包括:

  • 类器官可以模拟器官的发育和功能,这对于研究疾病机制和药物开发具有重要意义。
  • 类器官可以从患者自身的干细胞或多能干细胞中分化而来,这使得它们可以用于个性化医学。
  • 类器官可以快速、高效地培养,这使得它们可以用于大规模的药物筛选。
  • 类器官可以用于研究人类器官在体外,这可以减少动物实验。

类器官与2D细胞培养和小动物模型相比,具有以下优势:

  • 类器官具有更接近于体内器官的结构和功能。
  • 类器官可以从患者自身的干细胞或多能干细胞中分化而来,这使得它们可以用于个性化医学。
  • 类器官可以快速、高效地培养,这使得它们可以用于大规模的药物筛选。
  • 类器官最核心的优势,在于能够以相对低成本的情况下,能够更加忠实的代表人体真实的生理状态。

换言之,在类器官技术平台获得的数据,其特异性和灵敏度和直接的人体实验,非常的接近。

人们常说时间会改变一切,当然时间也会改变类器官。

那么核心的问题来了,类器官的这种忠实代表能够维持多久呢?答案也许并非想象的那么乐观。

这篇文章(Jo et al., 2023)本来是研究衰老和肠道关系的论文,但是作者只用了P0代的肠道类器官做研究,因此引起了天师的好奇和注意。

作者分别用80周老年鼠和6-10周的年轻鼠,制备肠道类器官,比较两者之间的差异,但是奇怪的是只用了P0代的类器官。

构建成功率上,年轻鼠明显高于老年鼠。

类器官的体积大小也有明显的差异,这种差异到了第5天,已经变得极为明显。

可问题是为何只用P0呢?原因是长时间的培养,P2(含P2)之后,这种差异就被抹杀消失了,如下图。

难道类器官只能忠实P0~P1 两代吗?为何这种差异会在培养过程中被抹杀掉呢?培养基本身支持肠道干细胞的增值和扩增的,在这个过程中,让衰老的肠道干细胞返老还童,倒也不奇怪。毕竟IPS的重编程也可以逆转细胞的状态。

从另外一个角度解读,衰老是多种因素的综合作用,离开了那个衰老的niche,肠道干细胞可以恢复青春。但是反过来,如果逆转一种因素,能否逆转整个衰老呢?天师觉得很难。

毕竟文章中虽然发现了老年和年轻mouse类器官基因表达的差异,找出了TGF-beta这个关键信号通路,并且可以在类器官中抑制TGF-beta信号达到逆转衰老的效果,但是毕竟没有在mouse上实现,估计没有效果所以也没有把数据发表的必要。

当然读者诸君也没有必要恐慌,类器官仍然有不可比拟的优势,但是应用到具体的科学问题,还是需要谨慎的分辨各种影响因素。

参考文献

Jo, M.K., Moon, C.M., Jeon, H.-J., Han, Y., Lee, E.S., Kwon, J.-H., Yang, K.-M., Ahn, Y.-H., Kim, S.-E., Jung, S.-A., Kim, T.I., 2023. Effect of aging on the formation and growth of colonic epithelial organoids by changes in cell cycle arrest through TGF-β-Smad3 signaling. Inflamm Regener 43, 35. https://doi.org/10.1186/s41232-023-00282-6

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