原文出處：Nikolaev, M., Mitrofanova, O., Broguiere, N. et al.Homeostatic mini-intestines through scaffold-guided organoid morphogenesis

如今，類器官正在迅速成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究的前沿工具，研究人員想通過(guò)利用干細(xì)胞來(lái)制造微型組織和器官，并使其能夠精確地模仿真實(shí)組織和器官的行為。從基礎(chǔ)生物學(xué)研究到藥物開發(fā)和測(cè)試，類器官都能夠通過(guò)提供健康或疾病的人類組織來(lái)補(bǔ)充動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)，并加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室研究到臨床試驗(yàn)的漫長(zhǎng)旅程；除此之外，研究人員還有可能通過(guò)提取來(lái)自患者機(jī)體自身的干細(xì)胞，并培育其成為新的肝臟、心臟、腎臟或肺臟等組織，從而利用類器官技術(shù)來(lái)取代患者自身受損的組織甚至器官等。

然而，截止到目前為止，已經(jīng)存在的制造類器官的方法都存在相當(dāng)大的缺陷，干細(xì)胞能不受控制地發(fā)育成為壽命較短的圓形和封閉的組織，以及非生理狀態(tài)下的尺寸和形狀，所有這些因素都導(dǎo)致了類器官與真實(shí)器官在解剖學(xué)和生理學(xué)上的整體不一致性。近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究開發(fā)了一種新方法，其能引導(dǎo)干細(xì)胞形成腸道類器官，其在外觀和功能上與真實(shí)的組織幾乎一模一樣，研究者表示，這種新方法能利用干細(xì)胞沿著模擬原生組織表面的管狀支架生長(zhǎng)和組織的能力，并能將其植入一種微流體芯片中。

文章中，研究者利用激光在水凝膠中雕刻出了腸道形狀樣的支架，一旦植入了腸道樣的支架，干細(xì)胞就能在數(shù)小時(shí)內(nèi)在支架上擴(kuò)散生長(zhǎng)，并形成具有典型隱窩結(jié)構(gòu)和絨毛樣結(jié)構(gòu)域的連續(xù)細(xì)胞層，然而讓研究人員驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)，這些干細(xì)胞能夠自動(dòng)排列形成一種功能新的微小腸道組織。研究者Lutolf說(shuō)道，水凝膠支架的幾何形狀和隱窩狀空腔似乎會(huì)直接影響干細(xì)胞的行為，從而使其能夠維持在空腔內(nèi)，并在外部能夠被易于區(qū)分，就好像在原生組織中的那樣。這些干細(xì)胞不僅會(huì)適應(yīng)支架的形狀，其還會(huì)產(chǎn)生在真正腸道中所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵分化的細(xì)胞類型，以及一些通常在類器官中并不存在的罕見和特殊的細(xì)胞類型。

腸道組織是機(jī)體中細(xì)胞周轉(zhuǎn)率最高的組織，其會(huì)產(chǎn)生大量脫落的死亡細(xì)胞并積聚在經(jīng)典類器官的管腔中，這些細(xì)胞呈現(xiàn)為封閉球形生長(zhǎng)，其需要每周分解成小碎片才能夠在培養(yǎng)液中維持，而這種新型微粒體系統(tǒng)的引入則能夠幫助研究者有效地向微型腸道中輸注并建立一種長(zhǎng)期穩(wěn)定的類器官系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中細(xì)胞的產(chǎn)生和死亡處于動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程中。

這些微型腸道組織與體內(nèi)真正的腸道組織存在很多共同的功能特征，比如，其能在發(fā)生大量損傷后進(jìn)行組織再生，而且還能用來(lái)以一種在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的其它組織模型都沒有的方式來(lái)模擬宿主-微生物之間的相互作用和炎性過(guò)程；此外，這種新方法還能廣泛用于從諸如肺臟等其它器官中衍生的干細(xì)胞和來(lái)源于人類患者機(jī)體活組織樣本的干細(xì)胞形成的微型組織的生長(zhǎng)。本文研究結(jié)果表明，組織功能或能用于控制類器官的發(fā)展并能幫助研究者建立新一代具有高度生理相關(guān)性的器官，從而為后期科學(xué)家們?cè)诩膊〗?、藥物發(fā)現(xiàn)、診斷和再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供新的機(jī)會(huì)。