類器管發(fā)展史學(xué)習(xí)交流會

類器官（Organoids）指利用成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞進(jìn)行體外三維（3D）培養(yǎng)而形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的組織類似物。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官，但能在結(jié)構(gòu)和功能上模擬真實器官，能夠更大程度地模擬體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)及功能并能夠長期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)。

類器官的起源可以追溯到1907年，當(dāng)時44歲的美國貝克羅萊那大學(xué)教授威爾遜 (H. V. Wilson)發(fā)現(xiàn)通過機(jī)械分離的海綿 (sponge) 細(xì)胞可以重新聚集并自組織成為新的具有正常功能的海綿有機(jī)體，他的研究結(jié)果于1910年發(fā)表。威爾遜的研究證明了成年的有機(jī)體在無需外界幫助、無需從特定的解剖學(xué)階段開始，也具有完整的信息并可以成功發(fā)育成新的有機(jī)體。

對類器官技術(shù)而言，另外一個十分關(guān)鍵的契機(jī)是干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展。干細(xì)胞想必大家并不陌生，很多人對于干細(xì)胞的第一印象都是來源于媒體中對于血液疾病造血干細(xì)胞移植療法的介紹。近年來火熱的干細(xì)胞研究，主要開始于上世紀(jì)末。1987年，A. J. Friedenstein發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞 (Mesenchymal Stem Cell, MSCs)。 1998年，美國生物學(xué)家James Thomson分離得到人胚胎干細(xì)胞。2007年，山中伸彌教授成功制造出人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced Pluripotent Stem Cells, iPSC)。如今，絕大多數(shù)類型的非腫瘤來源的人源類器官均可由MSCs或iPSC發(fā)育而來，干細(xì)胞研究的飛速進(jìn)展為類器官研究帶來新的活力。

當(dāng)代類器官的發(fā)展成果，主要集中在近十余年。

2007年，Hans Clevers 的實驗室通過 lineage tracing 驗發(fā)現(xiàn)小腸和結(jié)腸的干細(xì)胞為 Lgr5+細(xì)胞。

2009年，Hans Clevers實驗室使用單個鼠LGR5+腸干細(xì)胞在體外自組織成為具有腸隱窩-絨毛結(jié)構(gòu)的腸類器官。

2011年，由人多能干細(xì)胞和原代成體干細(xì)胞發(fā)育而來的腸類器官被成功制作。同年，由鼠胚胎干細(xì)胞培育而來的視網(wǎng)膜類器官被成功培育。

2012年，由人多能干細(xì)胞發(fā)育而來的視網(wǎng)膜類器官成功培育。

2013年，由人多能干細(xì)胞發(fā)育而來的腦類器官被成功培育。肝、腎、胰類器官被成功培育。

2014年，前列腺、肺類器官被成功培育。

2015年，乳腺、輸卵管、海馬體類器官被成功培育。

2020年，蛇毒液腺類器官被成功培育。

類器官的研究熱點(diǎn)是病人來源的類器官 (Patient-Derived Organoids, PDOs)，因為通常用于腫瘤患者的疾病建模、研究與藥物篩選，常常被稱為腫瘤類器官。腫瘤類器官的發(fā)展開始于2013年，自此之后呈逐年上升趨勢。腫瘤類器官是指將患者活檢、穿刺或手術(shù)切除組織在基質(zhì)膠中培養(yǎng)數(shù)周得到的類器官。腫瘤類器官在高度保持源腫瘤的異質(zhì)性和患者之間的異質(zhì)性的同時，類器官個體間形態(tài)、尺度保持基本均一，為腫瘤發(fā)病機(jī)理研究、藥物篩選、個性化精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供了快速、優(yōu)良的技術(shù)平臺。

目前3D類器官培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)成功培養(yǎng)出大量具有部分關(guān)鍵生理結(jié)構(gòu)和功能的類組織器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦、前列腺、胰腺和視網(wǎng)膜等。

目前類器官分為兩類：組織來源類器官和多能干細(xì)胞來源類器官。

相比傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)模型，類器官代表著一種能夠概括整個生物體生理過程的創(chuàng)新技術(shù)，具有更接近生理細(xì)胞組成和行為、更穩(wěn)定的基因組、更適合于生物轉(zhuǎn)染和高通量篩選等優(yōu)勢。而與動物模型相比，類器官模型的操作更簡單，還能用于研究疾病發(fā)生和發(fā)展等機(jī)理，因而在器官發(fā)育、精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)、藥物篩選、基因編輯、疾病建模等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。2013年，類器官被《科學(xué)》雜志評為年度技術(shù)。2018年初，類器官被評《自然·方法》評為2017年度方法。

在Pubmed上搜索 “類器官" 這一詞條，類器官相關(guān)文章從2010年的42篇，在短短十年間，躍升到2020年的2097篇。類器官以極迅猛的態(tài)勢成為研究熱點(diǎn)。