如今，類器官正在迅速成爲現代生命科學研究的前沿工具，研究人員想通過利用幹細胞來製造微型組織和器官，並使其能夠精確地模仿真實組織和器官的行爲。從基礎生物學研究到藥物開發和測試，類器官都能夠通過提供健康或疾病的人類組織來補充動物學實驗，並加速從實驗室研究到臨牀試驗的漫長旅程；除此之外，研究人員還有可能通過提取來自患者機體自身的幹細胞，並培育其成爲新的肝臟、心臟、腎臟或肺臟等組織，從而利用類器官技術來取代患者自身受損的組織甚至器官等。

圖片來源：M. Nikolaev, Lutolf Lab (EPFL)

然而，截止到目前爲止，已經存在的製造類器官的方法都存在相當大的缺陷，幹細胞能不受控制地發育成爲壽命較短的圓形和封閉的組織，以及非生理狀態下的尺寸和形狀，所有這些因素都導致了類器官與真實器官在解剖學和生理學上的整體不一致性。近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自洛桑聯邦理工學院等機構的科學家們通過研究開發了一種新方法，其能引導幹細胞形成腸道類器官，其在外觀和功能上與真實的組織幾乎一模一樣，研究者表示，這種新方法能利用幹細胞沿着模擬原生組織表面的管狀支架生長和組織的能力，並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，幹細胞就能在數小時內在支架上擴散生長，並形成具有典型隱窩結構和絨毛樣結構域的連續細胞層，然而讓研究人員驚訝的是，他們發現，這些幹細胞能夠自動排列形成一種功能新的微小腸道組織。研究者Lutolf說道，水凝膠支架的幾何形狀和隱窩狀空腔似乎會直接影響幹細胞的行爲，從而使其能夠維持在空腔內，並在外部能夠被易於區分，就好像在原生組織中的那樣。這些幹細胞不僅會適應支架的形狀，其還會產生在真正腸道中所發現的關鍵分化的細胞類型，以及一些通常在類器官中並不存在的罕見和特殊的細胞類型。

腸道組織是機體中細胞週轉率最高的組織，其會產生大量脫落的死亡細胞並積聚在經典類器官的管腔中，這些細胞呈現爲封閉球形生長，其需要每週分解成小碎片才能夠在培養液中維持，而這種新型微粒體系統的引入則能夠幫助研究者有效地向微型腸道中輸注並建立一種長期穩定的類器官系統，在該系統中細胞的產生和死亡處於動態平衡的過程中。

這些微型腸道組織與體內真正的腸道組織存在很多共同的功能特徵，比如，其能在發生大量損傷後進行組織再生，而且還能用來以一種在實驗室中培養的其它組織模型都沒有的方式來模擬宿主-微生物之間的相互作用和炎性過程；此外，這種新方法還能廣泛用於從諸如肺臟等其它器官中衍生的幹細胞和來源於人類患者機體活組織樣本的幹細胞形成的微型組織的生長。本文研究結果表明，組織功能或能用於控制類器官的發展並能幫助研究者建立新一代具有高度生理相關性的器官，從而爲後期科學家們在疾病建模、藥物發現、診斷和再生醫學研究領域提供新的機會。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Nikolaev, M., Mitrofanova, O., Broguiere, N. et al. Homeostatic mini-intestines through scaffold-guided organoid morphogenesis. Nature 585, 574–578 (2020). doi：10.1038/s41586-020-2724-8