早在2013年，類器官被《科學(xué)》雜志評(píng)為“年度十大技術(shù)”，在2017年被《自然·方法》雜志評(píng)為年度方法。隨后，就有越來(lái)越多的關(guān)于類器官的研究成果被發(fā)表。2019年，類器官（Organoids）更是成功登上了《科學(xué)》雜志的封面，于是更加引起領(lǐng)域內(nèi)研究者對(duì)類器官的廣泛關(guān)注。

圖1: 類器官成為《科學(xué)》封面截圖

在2021年1月28日，科技部下發(fā)的《關(guān)于對(duì)「十四五」國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃6個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)的通知》中，明確提出把「基于類器官的惡性腫瘤疾病模型」列為「十四五」國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中首批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)。

圖2: 國(guó)家十四五關(guān)于類器官重點(diǎn)專項(xiàng)研究文件首頁(yè)截圖

綜上，我們可以看到類器官技術(shù)在未來(lái)的基礎(chǔ)研究和疾病研究等領(lǐng)域都會(huì)有非常大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景，類器官已經(jīng)成為研究疾病的一大利器，未來(lái)也會(huì)成為再生醫(yī)學(xué)的未來(lái)。 

既然有這么大的研究和應(yīng)用價(jià)值，下面我們就來(lái)具體說(shuō)說(shuō)類器官。

首先，我們需要搞清楚，什么是類器官。

     類器官（organoids），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)在體外培養(yǎng)胚胎或成體干細(xì)胞，讓其增殖分化形成具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能的類似于器官的3D細(xì)胞團(tuán)結(jié)構(gòu)。這些3D的細(xì)胞團(tuán)結(jié)構(gòu)在功能上能夠模擬真實(shí)器官，因此，把這些微型人造器官命名為類器官。

    3D細(xì)胞培養(yǎng)，又稱三維細(xì)胞培養(yǎng)，我們?nèi)粘Ｋ鶓?yīng)用最多的是用培養(yǎng)皿或培養(yǎng)板中進(jìn)行培養(yǎng)，人體是不斷處于動(dòng)態(tài)的，所以為了更加接近人體或動(dòng)物最真實(shí)的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，科研工作者提出了大量的解決方法，如添加力學(xué)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等等，為細(xì)胞的研究提供更多的研究方法和手段。目前添加力學(xué)因素有拉伸或壓縮、旋轉(zhuǎn)、流動(dòng)等力學(xué)環(huán)境，我們常見(jiàn)的產(chǎn)品有三維拉伸應(yīng)力儀，三維壓縮應(yīng)力儀，壁式旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)儀，三維自由旋轉(zhuǎn)微重力培養(yǎng)儀，磁懸浮三維培養(yǎng)儀，三維培養(yǎng)水凝膠支架，3D組織工程支架打印機(jī)等等。

根據(jù)干細(xì)胞的不同來(lái)源, 類器官可簡(jiǎn)要分為三種類型：

（1）組織干細(xì)胞衍生的類器官；
（2）多能干細(xì)胞(包括ES胚胎干細(xì)胞和IPSC誘導(dǎo)多能干細(xì)胞)衍生的類器官；
（3）腫瘤干細(xì)胞衍生的類器官：
      A. 類器官的培養(yǎng)方法可以運(yùn)用于腫瘤組織的培養(yǎng), 形成腫瘤組織來(lái)源的類器官，從而可以很好地保持腫瘤的特性；
      B. 也可以將患者的腫瘤細(xì)胞經(jīng)重編程為多能干細(xì)胞后誘導(dǎo)分化形成與原始腫瘤相同的腫瘤細(xì)胞, 再經(jīng)體外3D培養(yǎng)形成類器官。

類器官的應(yīng)用:

（1）疾病模型：從病人體內(nèi)取病變組織體外培養(yǎng)成類器官與體內(nèi)結(jié)構(gòu)及功能類似。

（2）藥效評(píng)估：2D 加入多少的藥物就是有多少藥物作用，3D類器官就是模擬體內(nèi)藥物滲透吸收的過(guò)程，更具真實(shí)性

（3）器官移植：由于人體排斥反應(yīng)的存在，有些患者很難找到合適的配型，或因需長(zhǎng)期服用免疫抑制藥物導(dǎo)致并發(fā)癥。類器官培養(yǎng)可能解決這一難題。

與傳統(tǒng)的 2D 細(xì)胞培養(yǎng)不同，類器官更接近生理細(xì)胞組成和行為，具有更穩(wěn)定的基因組，包含多種細(xì)胞類型，能夠形成具有功能的“微器官”，能更好地用于模擬器官組織的發(fā)生過(guò)程及生理病理狀態(tài)，因而在基礎(chǔ)研究以及臨床診療方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

接下來(lái)，我們來(lái)講講如何進(jìn)行類器官培養(yǎng)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是從正常器官或腫瘤組織中解離出單細(xì)胞，將單細(xì)胞混合matrigel，滴于孔板孔正中，放置培養(yǎng)皿，凝固martrigel，每孔加入培養(yǎng)基，進(jìn)行3D培養(yǎng)。

就目前來(lái)說(shuō)，由于細(xì)胞獲取的過(guò)程較為繁瑣復(fù)雜，而導(dǎo)致類器官的培養(yǎng)成本較高。

圖3: 類器官培養(yǎng)流程

3、在類器官的培養(yǎng)過(guò)程中，一些體外因素如小鼠來(lái)源的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）替代物、胎牛血清等都可能會(huì)影響一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比如藥物篩選試驗(yàn)等；

4、來(lái)自晚期癌癥的類器官生長(zhǎng)速度通常比來(lái)自正常上皮的類器官生長(zhǎng)速度慢，這可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤類器官過(guò)度生長(zhǎng)通過(guò)混入正常上皮細(xì)胞來(lái)源的類器官。