分子医学与前沿

类器官(organoid)

/ OR-gan-oyd /

研究人体器官很难:你没法轻易在活人的大脑或肠道上做实验,而在培养皿里长成的扁平细胞层,表现得与真正的三维器官很不一样。类器官是一种巧妙的折中——一个微小、简化、在实验室培养出来的器官版本,只有几毫米大,你可以在培养皿里培养它、观察它、在它身上做实验。

让类器官不只是一团细胞的,是自组织。你从干细胞——能变成多种细胞类型的细胞——出发,给它们正确的化学信号和一个柔软的三维支架来生长。值得惊叹的是,细胞随后会自己完成大部分工作:它们分裂、分化,排列成回响着真实器官的结构,因为在胚胎中构建器官的那些基因程序,在培养皿里依然运行。一个肠道类器官会形成内衬着真实肠道各类细胞的小小折叠腔室;一个脑类器官(“迷你大脑”)会发育出类似发育中皮层各部分的分层区域。它们不是真器官——它们小、不完整,缺少血管和许多周围组织——但比起更早的细胞培养,它们抓住了多得多的器官真实结构。

类器官之所以重要,是因为它们让研究者无需在人身上做实验就能研究人体组织、人类疾病和人体对药物的反应,而且越来越多地用上患者自己的细胞——你可以从一位患者身上培养出肿瘤类器官,测试它对哪种药有反应。它们也是减少动物实验的一种人道办法。诚实的局限很重要,而对脑类器官来说还带有伦理张力:它们仍是简化的模型,遗漏了整个器官的关键特征,而随着“迷你大脑”变得越来越复杂,它们引出了一些确实尚无定论的问题:这些人类神经元的集群有朝一日可能具备什么能力。

研究者可以从单个患者的肿瘤细胞培养出结肠癌类器官,然后给来自这一个人的几十个类器官分别加上不同药物,看他们的癌症究竟对哪一种有反应——这是一项在患者体外进行的个体化药物测试。

患者的肿瘤在培养皿里重新长出,变成一块个人化的药物测试板。

类器官是一种简化模型,不是真器官——它缺少血管和周围组织——而随着脑类器官越来越复杂,它们引出了确实尚无定论的伦理问题。

又称
mini-organorgan-in-a-dish迷你器官器官样体