18世纪,Henry Van Peters Wilson发现机械解离后的海绵细胞可重新在体外自我聚集成为一个新的生物体,打开了体外模拟器官的科学之路。在随后的几十年内,很多验室尝试生成了各种不同的器官,主要是在两栖动物和鸡胚中。随着多能干细胞的出现,人们发现体外干细胞可自我发育成畸胎瘤或类胚体(EB),而在畸胎瘤中科学家检测到了从不同组织来源的细胞,因此类器官的培养开始从2D转为3D,使得细胞的发育过程可以形成更加复杂的维结构。
2022年起,关于类器官发表的文献数量呈现井喷式增长,开启高速发展阶段。
类器官作为一项重大的技术突破,目前已被公认是生物研究的重要工具,并具有重要的临床应用价值。类器官允许在一个模拟内源性细胞组织和器官结构的环境中进行组织生物学、发育、再生、疾病建模 (包括癌症研究)、器官移植技术改良、药物发现/疗效评估以及理学的研究。将类器官技术应用于临床,指导临床用药和个体化治疗方向也是近期类器官技术的发展方向之一,自2022年起,类器官技术已被纳入临床试验中,截止到2022年9月,已有63起临床试验于FDA官方备案,其中更有8起临床试验的地点位于,这些临床试验的适应症包括肺癌、胰腺癌、结肠癌、乳腺癌、肝癌、食管癌等等。
2022年Jürgen A. Knoblich教授领衔的团队在《Nature Methods》发表过一篇利用类器官培养技术创建大脑肿瘤类器官的3D体外验模型,通过转位因子系统和CRISPR-Cas9系统在类脑器官中引发致癌突变,演绎由驱动突变介导的脑肿瘤发生过程。该研究结果表明,大脑肿瘤类器官可用于脑肿瘤生物学的研究以及在特定DNA畸变背景下药物效应的评估。同年12月美国斯坦福大学Calvin J. Kuo教授团队发表在国际高尖杂志Cell的文章“Organoid Modeling of the Tumor Immune Microenvironment”。事上,类器官领域的研究仍在起步阶段,即使对于如心脏和肝脏这样的组织,类器官也很不成熟,仅能部分模拟人体器官。对于脑组织则更甚。许多基本的(脑组织)生理功能,如细胞生理、生化功能仍有待突破。
Countstar Mira BF细胞分析仪
助力类器官研究
Countstar Mira BF全自动细胞分析仪针对类器官研究特性,推出类器官分析功能,可获取到类器官在整个培养过程中形态变化特征,如下图。