類器官(organoid)
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研究人體器官很難:你沒法輕易在活人的大腦或腸道上做實驗,而在培養皿裡長成的扁平細胞層,表現得與真正的三維器官很不一樣。類器官是一種巧妙的折中——一個微小、簡化、在實驗室培養出來的器官版本,只有幾毫米大,你可以在培養皿裡培養它、觀察它、在它身上做實驗。
讓類器官不只是一團細胞的,是自組織。你從幹細胞——能變成多種細胞類型的細胞——出發,給它們正確的化學訊號和一個柔軟的三維支架來生長。值得驚嘆的是,細胞隨後會自己完成大部分工作:它們分裂、分化,排列成迴響著真實器官的結構,因為在胚胎中構建器官的那些基因程式,在培養皿裡依然運行。一個腸道類器官會形成內襯著真實腸道各類細胞的小小折疊腔室;一個腦類器官(「迷你大腦」)會發育出類似發育中皮層各部分的分層區域。它們不是真器官——它們小、不完整,缺少血管和許多周圍組織——但比起更早的細胞培養,它們抓住了多得多的器官真實結構。
類器官之所以重要,是因為它們讓研究者無需在人身上做實驗就能研究人體組織、人類疾病和人體對藥物的反應,而且越來越多地用上患者自己的細胞——你可以從一位患者身上培養出腫瘤類器官,測試它對哪種藥有反應。它們也是減少動物實驗的一種人道辦法。誠實的侷限很重要,而對腦類器官來說還帶有倫理張力:它們仍是簡化的模型,遺漏了整個器官的關鍵特徵,而隨著「迷你大腦」變得越來越複雜,它們引出了一些確實尚無定論的問題:這些人類神經元的集群有朝一日可能具備什麼能力。
研究者可以從單個患者的腫瘤細胞培養出結腸癌類器官,然後給來自這一個人的幾十個類器官分別加上不同藥物,看他們的癌症究竟對哪一種有反應——這是一項在患者體外進行的個人化藥物測試。
患者的腫瘤在培養皿裡重新長出,變成一塊個人化的藥物測試板。
類器官是一種簡化模型,不是真器官——它缺少血管和周圍組織——而隨著腦類器官越來越複雜,它們引出了確實尚無定論的倫理問題。