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撰文 | 王聰

編輯 | 王多魚

排版 | 水成文

2009年，荷蘭 Hubrecht 研究所的 Hans Clevers 等人使用來自小鼠腸道的成體幹細胞培育出首個腸道類器官，開創了類器官研究的時代。Hans Clevers 成立了類器官技術孵化公司 Hubrecht Organoid Technology ，併成功孵化了多家類器官研究公司。2019年，Hans Clevers 作為聯合創始人創立了類器官研究公司 Xilis ，該公司於2021年獲得了7000萬美元融資並受到廣泛關注。

自2009年以來，類器官領域研究成果不斷，許多新型類器官和更復雜的類器官不斷湧現，為新藥研發、精準治療、再生醫學等領域帶來了更強大的工具。

2021年12月1日，美國辛辛那提兒童醫學醫學中心的研究人員在 Cell Stem Cell 期刊發表了題為：Functional human gastrointestinal organoids can be engineered from three primary germ layers derived separately from pluripotent stem cells 的研究論文。

該研究開發出了迄今最複雜的胃類器官，它具有獨特的腺體和神經細胞，可以控制平滑肌收縮。研究團隊表示，這是再生醫學向前邁出的重要一步。

這項研究也表明，能夠從人類多能幹細胞培養出複雜類器官，這一方法也可用於構建其他型別類器官的複雜版本。

迄今為止，大多數被開發的類器官可以形成涉及多種細胞型別的3D結構。在實驗室培養皿中，這些微小的類器官發揮著功能，為研究疾病和開發治療方法提供了新的機會。但它們通常缺少產生全尺寸功能器官所需的多種細胞型別，例如可能沒有將器官連線到身體其他系統所需的關鍵神經纖維、內部血管或其他關鍵導管和腺體。

而該研究開發了一種類器官組裝方法，從來自人類多能幹細胞（HPSC）的三個主要胚層——腸神經膠質細胞、間充質細胞和上皮前體細胞開始。從這三種細胞型別中，產生了包含產酸腺體的胃組織，周圍是平滑肌層，其中包含功能性腸神經元，這些神經元控制工程化胃竇組織的收縮。

使用該實驗系統，研究團隊表明人類腸神經嵴細胞（ENCCs）促進胃竇類器官的間充質發育和腺體形態發生。此外，ENCC 可以直接作用於前腸以促進後腸的命運，從而產生具有 Brunner 腺體表型的類器官。因此，與多能幹細胞分離的胚層成分可用於組織工程以生成複雜的人體類器官。

雖然這項新研究中的這種複雜胃類器官也還沒有包含所有的胃細胞型別，但它仍代表了一個飛躍。

更重要的是，這些微型人胃類器官並非僅限於培養皿中的薄薄一層，在培養大約30天時，研究團隊將其透過顯微手術移植到小鼠體內，為其提供了血液和生物空間，以允許其繼續生長。

這些胃類器官在小鼠體內體積增大了一千倍，形成肉眼可見的微型器官，而不是像培養皿中的很小的細胞球體。當在共聚焦顯微鏡下觀察時，不同細胞型別被染色併發出不同顏色的光，這些類器官散發出彩虹般的複雜性。

事實上，這些類器官與處於相似發育階段的自然生長的人體組織非常相似。這些類器官甚至開始發育布倫納氏腺，它會分泌一種鹼性粘液，保護十二指腸在胃內容物流過時免受胃酸影響。

研究團隊還發現，為了生成具有適當複雜性和功能的胃組織，需要所有這些單獨的元件，每個元件都有助於指導其他元件的正確形成。例如，如果在組裝過程中不新增神經，那麼胃腺和肌肉就無法正常形成。

研究團隊已經開始致力於將這一研究擴充套件到小鼠之外，研究團隊認為，使用動物作為宿主來繼續培養來源於人類細胞的類器官，將是將類器官組織移植到人類患者體內的最終方法。

但是臨床使用這種類器官移植，需要符合 GMP 標準，這可能限制了動物作為宿主長期生產類器官的可能性。因此，研究團隊正在開發在無需宿主動物的情況下讓類器官持續生長的方法。

研究團隊表示，雖然離開發出適合給人類移植的類器官組織還有距離，但如今也已取得了很大進展，研究團隊的目標是2030年前向患者移植類器官組織。

類器官領域創業公司

生物世界根據公開資訊整理，未列入類器官相關培養基等試劑類公司

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論文連結：

https：//www。cell。com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909（21）00435-5