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首次!能模拟组织再生和肿瘤,三维重构类器官完美复刻人体器官

首次!能模拟组织再生和肿瘤,三维重构类器官完美复刻人体器官

分类:
新闻中心
发布时间:
2020/12/23 09:00
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然而,当前的类器官技术具有根本的局限性,它们不能模拟成熟器官的结构,并且缺乏组织内的微环境,以及组织内各种细胞之间关键的相互作用。在癌症等难治性疾病的精确建模过程中,这一限制已被视为主要问题。

  为此,韩国的一个研究小组提出了一种新的微型器官概念,称为“类组装体”(assembloid),它可以超越传统的类器官,并在结构和功能上完美地复制人体组织。

  这项工作由浦项科技大学生命科学系的Kunyoo Shin教授领导,并于12月16日发表在《自然》杂志,题为“Creation of bladder assembloids mimicking tissue regeneration and cancer”。

  该团队开发的“类组装体”,即多层微型器官,可通过在组织基质中将干细胞与各种细胞类型进行三维重构,从而精确地模拟人体组织。该类组装体是一种新颖的技术,通过为患者定制超越常规类器官的人体器官,从而为难治性疾病的下一代药物研发提供新的范例。
  为了克服当前类器官的局限性,Shin教授的团队开发了重组的体外人体器官,该类器官具有上皮细胞、基质细胞和肌细胞的组织结构。研究人员发现,在单细胞水平上,这些类器官在细胞组成和基因表达方面与成熟器官相同,并且能模仿正常组织应对损伤的体内再生反应。
  此外,研究小组还开发了患者特异性肿瘤组装体,其可以完美模拟体内肿瘤的病理特征。该团队利用基因工程技术,对该肿瘤组装平台开展研究,并揭示了一种新的机制:来自肿瘤微环境的信号决定了肿瘤细胞的可塑性。这些发现表明,肿瘤与基质细胞之间的信号反馈在控制肿瘤可塑性中起关键作用。这一发现将为肿瘤诱导分化疗法的发展带来新的范例,以治疗各种侵袭性实体癌。
  患者来源的膀胱肿瘤组装体,一种模拟人类膀胱癌病理特征的体外肿瘤组织。图源:Kunyoo Shin(POSTECH)该研究的第一作者浦项科技大学生命科学系的Eunjee Kim解释道:“这些类组装体是世界上第一个体外重构的类器官。由此,我们可以精确地建模各种复杂的难治性疾病,例如癌症,退化性疾病以及各种神经系统疾病,包括精神分裂症和自闭症,并了解此类疾病的发病机制,从而最终开发出更好的治疗选择。”
  Shin教授评论道:“据我们所知,我们所做的工作能在结构和功能上重现原始组织的病理生理学,而且之前还没有人做过这样的工作。产生这种人造组织与现代研究特别相关,因为组织微环境在上皮组织稳态和各种肿瘤生长中的重要性正日益被人们认识到。我们希望这项研究可以开辟一个药物开发新时代,并彻底改变各种难治性疾病的患者定制治疗方法。”
  参与这项研究的Tae-Young Roh教授表示:“这项研究是跨学科科学的绝佳典范,为人类各种疾病的精准和个性化治疗提供了新的方向。”
  名词解释

  肿瘤诱导:肿瘤诱导分化的基本特点是不杀伤肿瘤细胞,而是诱导肿瘤细胞分化为正常可接近正常细胞,即在一些化学制剂的作用下,有的肿瘤细胞出现类似正常细胞的表型,有的恢复了正常细胞的某些功能。诱导分化治疗的提出,打破了“一旦成了癌细胞,便永远是癌细胞”观点。