实验室在器官培养研究中面临挑战,尤其是关于引导类器官生成血管网络的问题。近期,两支研究团队各自提出了新的解决策略,相关内容已由《自然》杂志进行了详尽的报道。这些创新性的发现预计将显著促进器官培养技术的显著发展。
类器官研究现状
研究人员持续致力于对实验室中培养的微型器官,即类器官的研究。这些类器官在疾病研究和新药测试方面已取得显著进展。然而,类器官的发育、功能表现和成熟过程依赖于血液、营养和氧气的供应。由于缺乏血管网络,类器官无法进行这些生理活动。以微型肾脏为例,其无法有效过滤血液;同样,微型肺也无法进行气体交换。
新方法原理
该技术源自多能干细胞,此类细胞在人体内具有全能性,能够几乎转变为各种细胞形态。研究者们成功指导这些细胞同时生成器官组织和血管结构。《自然》期刊的报道指出,该技术是在器官发育的早期阶段同步培育血管,而非在器官发育成熟阶段进行血管的融合。
加州大学团队尝试
为了克服实验室中器官培养过程中血管生长不足的难题,加州大学的研究团队率先开展了器官各部分独立构建的实验,并借助荧光标记技术对各类细胞进行了识别。令人震惊的是,他们发现红色血管网络与红色上皮细胞均源自同一原始材料,且两者生长几乎同步启动。这一关键成果的取得,使得研究团队成功研制出一种新型的策略,该策略有效推动了肺组织与血管的协同成长,从而精确地再现了肺部在自然环境中的生长过程。
加州大学团队成果
新研发的技术生产的微型器官在细胞种类上比以往模型更为丰富,三维形态上也更为出色,细胞存活率有显著提高,发育状态更加成熟。将这些肺类器官移植至小鼠体内后,它们能够继续成熟和发育,形成多种细胞群体,并且构建出对气体交换至关重要的肺泡囊。
阿比莱兹团队研究
阿比莱兹团队致力于研发具备血管功能的心脏和肝脏类器官。他们力求改善化学成分,旨在制作出含有心脏内所有细胞种类,包括血管网络的类器官。为此,他们融合了现有研究技术,并对34种生长因子及多种分子组合进行了实验性验证。
阿比莱兹团队成果
该技术已成功培育出多种颜色的心脏类器官,这些器官内部富含心肌细胞、内皮细胞及平滑肌细胞。通过3D显微镜的观察,可以清晰地看到这些类器官的环形结构排列得非常规整,其外层内皮细胞构建出了类似毛细血管的分支血管网络。借助单细胞RNA测序技术,研究人员发现人类心脏中几乎包含了所有其他类型的细胞。
这些研究进展令人鼓舞,针对该技术在临床应用的具体时间表,您有何看法?我们热切期待广大同仁的踊跃参与讨论。此外,我们也诚挚地邀请各位对本文给予点赞并予以分享。