本期77779193永利将展开讨论目前几种相对成熟的类器官类型及实验方案的建议（肝脏、肠道、肺、神经/脑、肾、胰腺），重点关注各种类器官所需的主要生长因子和细胞因子，并在文末附“多能干细胞衍生类器官培养基配方快速参考指南”和“成体干细胞衍生类器官培养基配方快速参考指南”用于您开展研究。

您也可查看上期《用于Qkine 用于类器官培养的生长因子（上）》（可点击文字跳转阅读），了解类器官的作用及QKine类器官因子的优势。

肝脏类器官

肝脏类器官的利用和实施在推进肝脏研究领域具有较大的潜力。这些类器官已经改变了肝细胞，特别是肝细胞的培养和维持方式，在传统培养中，肝细胞往往表现出较大的去分化。

肝脏类器官通常在一个补充了多种生长因子的细胞外基质中培养，促进肝脏类器官的形成和分化。通过评估白蛋白（ALB）的表达来确认肝脏分化的成功。肝脏类器官的建立使得疾病模型的构建、肝癌和酒精相关肝病的细胞和基因治疗研究成为可能。

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Broutier L, Andersson-Rolf A, Hindley CJ, et al. Culture and establishment of self-renewing human and mouse adult liver and pancreas 3D organoids and their genetic manipulation. Nat Protoc. 2016;11(9):1724-1743.

Caiazza C, Parisi S, Caiazzo M. Liver Organoids: Updates on Disease Modeling and Biomedical Applications. Biology (Basel). 2021;10(9):835.

Nuciforo S, Heim MH. Organoids to model liver disease. JHEP Rep. 2020;3(1):100198. Published 2020 Oct 22.

重组HGF (NK1) 蛋白可用于肝脏类器官培养

重组人HGF蛋白是一种有效的、高纯度的NK1亚型人肝细胞生长因子（HGF）。这种蛋白质能够在仅10ng/ml的浓度下促进人类诱导多能干细胞（iPSCs）有效地分化为类肝细胞，并均匀表达肝标志物HNF4α。

这种天然存在的、无动物来源的20 kDaHGF亚型，适用于化学成分限定的培养基和可重复的放大培养。

HGF(NK1) 仅以10ng/ml的剂量，促进人类诱导多能干细胞有效地分化为类肝细胞，并且肝细胞标志物HNF4α的表达高度均一。

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肠道类器官

肠道类器官是体外成功建立的类器官之一。肠道类器官由多种肠道细胞类型组成，包括肠上皮细胞、杯状细胞、Paneth细胞、肠内分泌细胞和肠干细胞。这些细胞自我组织形成类似肠道的隐窝-绒毛结构。

肠隐窝表达诸如肠干细胞标记物Lgr5和肠上皮细胞标记物villin等标记。它们已被证明能够执行许多关键功能，如分泌粘液和肠道激素调节，并已被用于肠道疾病建模，包括炎症性肠病和结直肠癌。

肠道类器官的发展对类器官研究做出了重大贡献，并为其他组织特异性类器官的发现，如肝脏类器官，奠定了基础。

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Sato T, Vries RG, Snippert HJ, et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 2009;459(7244):262-265.

Fujii M, Matano M, Toshimitsu K, et al. Human Intestinal Organoids Maintain Self-Renewal Capacity and Cellular Diversity in Niche-Inspired Culture Condition. Cell Stem Cell. 2018;23(6):787-793.

Günther C, Winner B, Neurath MF, Stappenbeck TS. Organoids in gastrointestinal diseases: from experimental models to clinical translation. Gut. 2022;71(9):1892-1908.

Pioneering蛋白质

（一）用于肺类器官培养的抗抑制素活化素A蛋白（Follistatin-resis tantActivin A prote in）

抗抑制素Activin A蛋白（FRACTA）已被工程化设计，以防止其与天然抑制剂抑制素结合。在体内，Activin A的活性由抑制素调节，抑制素是一种高亲和性抑制剂。因此，由于抑制素的积累和抑制，Activin A在干细胞培养中的活性会波动。

FRACTA具有与野生型Activin A相当的生物活性，但不与抑制素结合，因此对反馈抑制具有抵抗力。FRACTA是一种高纯度、无动物来源、无载体蛋白的26k Da二聚体，由Activin A蛋白成熟的工程化结构域组成。

（二）用于肠类器官培养的R-spondin 1 LR5蛋白

重组人类R-spondin 1 LR5是设计用来与肠干细胞上的LGR5受体高亲和力结合的蛋白。由于LGR5在下肠隐窝类器官培养的的干细胞群体中特异性地表达，而不是过渡扩增细胞，所以与野生型相比，工程化的R-spondin 1 LR5 只在LGR5+ 干细胞群体中激活 Wnt 信号传导。

R-spondin 1 LR5已在肠类器官培养中进行了测试，并支持肠类器官的存活和生长。

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胰腺类器官

胰腺类器官是为了模拟胰管系统而生成的。它们由组织特异性的细胞类型组成，包括胰管细胞、腺泡细胞和内分泌细胞，这些细胞有组织地形成复杂的胰腺结构。胰腺类器官内的细胞表达关键标记物，如胰管标记物KRT19和胰腺前体标记物PDX1。

建立胰腺类器官具有研究胰腺再生、修复机制以及针对胰腺疾病的靶向治疗的巨大潜力。例如，多项研究正在探讨胰腺干细胞移植和细胞疗法，以替换Ⅰ型糖尿病患者中产生胰岛素的β细胞。

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Driehuis E, Gracanin A, Vries RGJ, Clevers H, Boj SF. Establishment of Pancreatic Organoids from Normal Tissue and Tumors. STAR Protoc. 2020;1(3):100192.

Huang L, Holtzinger A, Jagan I, et al. Ductal pancreatic cancer modeling and drug screening using human pluripotent stem cell- and patient-derived tumor organoids. Nat Med. 2015;21(11):1364-1371.

Shi X, Li Y, Yuan Q, et al. Integrated profiling of human pancreatic cancer organoids reveals chromatin accessibility features associated with drug.

肾脏类器官

近期类器官技术的进展促进了肾脏类器官的生成，以模拟肾脏的结构和功能。肾脏是一种重要的器官，负责废物调节。

这些发展中的肾脏类器官由组织特异性的细胞类型组成，这些细胞排列成复杂的管道、肾单位和相关的间充质网络的细胞结构。

肾脏类器官在远曲小管和足细胞中表达关键标记物，如E-钙粘蛋白（ECAD）和足细胞膜糖蛋白（PODXL）。之前关于肾脏的相关研究由于的肾脏模型生理相关有限而变得具有挑战性。然而，肾脏类器官为解决这些肾脏相关研究和应用的挑战提供了有希望的解决方案 。

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Takasato M, Er PX, Chiu HS, Little MH. Generation of kidney organoids from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2016;11(9):1681-92.

Chambers BE, Weaver NE, Wingert RA. The “3Ds” of Growing Kidney Organoids: Advances in Nephron Development, Disease Modeling, and Drug Screening. Cells. 2023;12(4):549.

Sander V, Przepiorski A, Crunk AE, Hukriede NA, Holm TM, Davidson AJ. Protocol for Large-Scale Production of Kidney Organoids from Human Pluripotent Stem Cells. STAR Protoc. 2020;1(3):100150. Published 2020 Oct 29. doi:10.1016/j.xpro.2020.100150.

神经类器官

神经类器官，也被称为脑类器官，由组织特异性的细胞类型组成，包括胶质细胞、神经元和其他脑细胞，这些细胞排列成复杂的神经网络，模拟了大脑的发育过程和结构组织。

神经类器官内的细胞表达关键标记物，例如神经元标记物Ⅲ类β-微管蛋白（Tuj1）或顶端祖细胞标记物PAX6。神经类器官具有模拟阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的能力，有助于研究受损神经元的再生医学和潜在的干细胞治疗。

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Monzel AS, Smits LM, Hemmer K, et al. Derivation of Human Midbrain-Specific Organoids from Neuroepithelial Stem Cells. Stem Cell Reports. 2017;8(5):1144-1154.

Lancaster MA, Renner M, Martin CA, Wenzel D, Bicknell LS, Hurles ME, Homfray T, Penninger JM, Jackson AP, Knoblich JA. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 2013 Sep 19;501(7467):373-9.

Matsui TK, Matsubayashi M, Sakaguchi YM, et al. Six-month cultured cerebral organoids from human ES cells contain matured neural cells. Neurosci Lett. 2018;670:75-82.

重组TGF-β1蛋白用于神经/脑类器官培养

Qkine TGF-β1 PLUS蛋白是一种不含动物成分的重组人类转化生长因子β1（TGF-β1）蛋白，可获得高度可重复的结果，并与化学成分限定的干细胞培养基和类器官培养相兼容。

TGF-β1用于诱导多能干细胞（iPSC）、胚胎干细胞（ESC）和类器官培养的E8培养基中。该蛋白是一种高纯度、无动物成分和无载体蛋白的24 kDa二聚体，包含了经过优化的TGF-β1蛋白成熟结构域。

TGF-β1 PLUS（Qk010）是一种高纯度、无动物成分的蛋白质，具有生化和定量生物活性数据，以确保干细胞的可重复和可扩展的维护。

定量荧光素酶报告基因实验表明，与其他两家供应商从哺乳动物表达系统中生产的TGF-β1相比，TGF-β1 PLUS（Qk010）的生物活性始终保持在较高水平。

Nanog.Qkin eTGF-β1 PLUS (无动物成分) 与另一供应商提供的哺乳动物表达的TGF-β1之间的比较显示，TGF-β1 PLUS 在1 ng/ml浓度下有效地维护iPSCs，并且高度均匀地表达了多能性标记物Nanog。

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肺类器官

肺类器官具有作为高通量药物筛选和开发强大工具的潜力，因为它们具备研究复杂的与呼吸有关的过程和疾病的能力。肺类器官包含了几种组织特异性细胞类型，包括肺上皮细胞、内皮细胞和间充质细胞。这些类器官在结构上类似于肺内肺泡和气道区域的分支结构。

通过使用肺类器官，研究人员可以获得与肺组织密切相似的强大3D模型系统，有助于研究与气道有关的疾病，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）和此前的Covid-19疾病。

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Miller AJ, Dye BR, Ferrer-Torres D, et al. Generation of lung organoids from human pluripotent stem cells in vitro. Nat Protoc. 2019;14(2):518-540.

Li Z, Yu L, Chen D, Meng Z, Chen W, Huang W. Protocol for generation of lung adenocarcinoma organoids from clinical samples. STAR Protoc. 2020;2(1):100239.

Paolicelli G, Luca A, Jose SS, et al. Using Lung Organoids to Investigate Epithelial Barrier Complexity and IL-17 Signaling During Respiratory Infection. Front Immunol. 2019;10:323.

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