干细胞是未分化的细胞,具有自我更新或分化为身体特定细胞类型的能力。干细胞有不同类型,如胚胎干细胞和成体干细胞。由于它们参与器官大小的发展和维持,它们存在于各种组织的特定微环境中,这个微环境被称为干细胞生态位。一些组织工程研究已经尝试使用可溶性生长因子、细胞外基质或其他方法来模仿干细胞生态位,从而促进了更复杂培养物如类器官体的演变。
类器官是由干细胞衍生的三维(3D)结构,它模仿了一个器官或组织的关键功能、结构和生物学特性。与传统的二维(2D)细胞培养模型相比,类器官体模型可以复制复杂的空间结构和体内分化组织的生理反应,使研究者能够探究生物学相关的细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用。
类器官来源于诱导多能干细胞(IPSCs)、胚胎干细胞(ESCs)或组织衍生细胞,在促进它们自我组织和分化为特定细胞类型的条件下。通过使用基质创建细胞微环境并提供适当的生长因子,类器官可以发展成类似微型器官的复杂结构。例如,肠道类器官已被证明能自我组织成隐窝-绒毛结构,而肝脏类器官已被证明能表达像MRP4 这样的组织特异性标记。
自从类器官被发现以来,它们作为研究人类发展、疾病模型和个性化医学的有价值工具,引起了较大兴趣。它们模仿不同组织的能力并促进体外复杂生理系统的研究,在临床前药物筛选模型中显示巨大潜力。
因此,类器官有望填补这一空白,桥接体内和体外研究,尤其在靶向治疗手段中减少研究成本和时间,以及减少动物模型的使用。
然而,随着类器官应用的进展,需要注意的是伦理考虑、技术挑战和监管方面的问题。这些都是在类器官研究和应用中不可忽视的重要因素。
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