在過(guò)去的十年中，研究人體如何在最基本層面上發(fā)育和功能的科學(xué)家們享受了某種復(fù)興，這要?dú)w功于稱為類器官的結(jié)構(gòu)——由在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的多能干細(xì)胞開發(fā)的微型器官 3D 模型。
類器官來(lái)源于人類多能干細(xì)胞，可誘導(dǎo)進(jìn)入人體內(nèi)任何細(xì)胞類型，已成為了解人類發(fā)育和疾病的重要研究工具。它們使科學(xué)家擺脫了培養(yǎng)中細(xì)胞的簡(jiǎn)單二維生長(zhǎng)，并為了解肺、大腦和心臟等各種器官的復(fù)雜三維形態(tài)和功能提供了重要見(jiàn)解。然而，在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)微小的器官是一個(gè)棘手的過(guò)程。
由內(nèi)科學(xué)系的 Jason Spence 博士領(lǐng)導(dǎo)的密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種新的、顯著更簡(jiǎn)單的培養(yǎng)腸道 3D 模型的方法，從而提高了腸道的復(fù)雜性和組織性。這一進(jìn)展發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》上，詳細(xì)介紹了腸道類器官現(xiàn)在如何包括構(gòu)成漿膜間皮的細(xì)胞，漿膜間皮是腸道的保護(hù)性最外層。該層也被發(fā)現(xiàn)襯在許多其他器官系統(tǒng)中，并且對(duì)于產(chǎn)生非粘性表面至關(guān)重要，從而允許器官在腹腔內(nèi)相對(duì)無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng)。
過(guò)去培養(yǎng)各種類型的微型器官的研究依賴于一種稱為 Matrigel 的支持凝膠，它形成了一個(gè) 3D 支架，允許不同的細(xì)胞類型發(fā)育成類器官。
“基質(zhì)膠是類器官培養(yǎng)的金標(biāo)準(zhǔn)，但有局限性，”博士 Meghan Capeling 解釋說(shuō)。Spence實(shí)驗(yàn)室的候選人和新研究的負(fù)責(zé)人。一方面，Matrigel 非常昂貴，5mL 產(chǎn)品的價(jià)格約為 200 美元。其次，它來(lái)源于小鼠腫瘤細(xì)胞，“所以如果你正在考慮下游臨床應(yīng)用，它不會(huì)很好用，因?yàn)樗形粗纳锍煞郑?rdquo;Capling 說(shuō)。
在 2018 年發(fā)表的一篇較早的論文中，Capling 和她的同事們確定，腸道類器官可以在更簡(jiǎn)單、生物惰性的藻酸鹽凝膠中生長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)形成自己的支持性間充質(zhì)細(xì)胞——在發(fā)育中的胎兒中，這些細(xì)胞會(huì)變成結(jié)締組織并變得光滑肌肉。
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