《Nature Methods》公布 2017 生命科學領域年度技術
來源 | Nture Methods
編譯 | 生物360（ID：bio360）
2017 年生命科學領域的年度技術（Method of the Year 2017）是什麼？有人說是榮膺諾貝爾化學獎的冷凍電子顯微技術，有人說是單細胞 DNA 測序和 RNA 測序，當然也有人提及紅遍大江南北的 技術，但 Nature Methods 給出的答案 是類器官（organoids）。這種能將幹細胞塞入三維組織模型，構建人類生物學重要工具的新方法已經陸續有了令人興奮的成果。
我們的生命至少存在三個維度。在硬塑料培養皿中分析扁平細胞的分子與細胞機制，揭示的只是生物學的部分奧秘，走不太遠。而科學家們近年來提出的一種新技術：模擬體內組織或類器官的三維幹細胞衍生構建體，在探測人類生物學和疾病方面散發出了迷人的光彩。
類器官其實並不完成稱為全新工具——因為三維細胞培養是一門古老的學科。但是直到最近，哺乳動物發育、組織穩態的知識豐富了起來，再加上細胞外基質生物學的蓬勃發展，越來越多的幹細胞培養經驗，將幹細胞及其衍生物強大的自我組裝特性引入到現實人體組織體外模型中，現在類器官模型已經構建了許多器官的模型，包括腦，肝，腎，乳房，視網膜和胃腸道器官等等。
類器官在多方面發揮著重要的作用：產前發育和組織維持模型，否則研究人員很難在人體內進行這方面的研究；類器官也為研究許多生物學進程提供了人體組織的來源，比如，最近的研究還第一次在活體人組織中觀察到了中間神經元的遷移。
類器官也被用於模擬疾病，從感染性疾病如寨卡病毒，到單基因疾病，如囊性纖維化，再到複雜疾病如癌症，都能利用類器官進行研究。由於起始幹細胞可被編輯攜帶感興趣的遺傳變異或突變，或者從多個遺傳背景衍生，因此這些都可以作為檢查基因型的表型結果的有力模型。甚至也被用於研究進化問題，這樣才能進行人類與猿組織之間比較。
但這種技術作為研究工具，最強大的方面也許是與其他尖端方法的協同作用。例如，成像技術在過去的十年里一直在飛速發展，特別是不破壞樣品，快速且深入的捕獲活體生物學進程，同期 Nature Methods 也發文探討了成人幹細胞衍生的類器官成像如何能在固定或活組織中，小規模或高通量增加我們對人類生物學的理解，尤其是癌症。
單細胞轉錄譜分析是這一方法的另一個爆炸性領域，無論是在不同培養方法中分析類器官，追蹤譜系，還是分析干擾後果，都能充分分析樣品。
而且類器官也在不斷的發展，例如，目前已經報道的腎臟類器官至少有 10 種，它們都具有真正複雜的結構。但從體外產生的這一結構來看，類器官在細胞類型表現，結構和成熟功能方面仍然是不完美的模型，還需要發展。模型也需要不斷的評估，並通過評估其局限性來不斷優化。顯然，動物模型實驗也不能放棄，人類胎兒組織的數據可以作為基準，同時還需要考慮到技術和生物學上的變化。
此外，還有原腸胚（gastruloids），這是一種自組裝細胞團，它的外觀和行為頗似人類胚胎，以及器官晶元（organs-on-chips）（將微流體與三維培養結合起來的技術），這些技術都值得期待。
原文檢索：
Method of the Year 2017: Organoids
-END-
合作案例：中國藥科大學 | 江南大學 | 南京郵電大學 | 南京工業大學 | 金陵科技學院 | 南京市科委 | 無錫市新吳區管委會 | 紫金方山科技創業特別社區 | 凱基生物 | 上海易利生物 | 南京賽博生物
TAG:Science |