类器官(organoid)作为近年来生命科学研究的重要技术突破之一,在实现多能干细胞(pluripotent stem cell,PSC)或成体干细胞(adult stem cell,ASC)在体外分化出具有特定功能的细胞类型的同时,也能够建立三维(three-dimensional,3D)空间组织,从而重现体内器官的结构与功能。
在现代生物医学研究中,“类器官”作为一种关键工具,正在与多种前沿技术联用,在疾病研究、药物开发以及再生医学等领域发挥重要作用。
1、多组学技术
类器官常与单细胞转录组、空间转录组、外显子组、转录组、蛋白质组、代谢组等分子检测技术联合使用,以深入剖析分子机制,加速研究进展。
2023年,丹麦哥本哈根大学Kim B. Jensen和Albin Sandelin团队在Science子刊《Science Advances》上发表题为“Transcriptional and epigenomic profiling identifies YAP signaling as a key regulator of intestinal epithelium maturation”的研究论文,该研究基于类器官培养物来研究上皮成熟细胞内在分子调控因子,通过WGBS、ATAC-seq、RNA-seq、Hi-C等转录组和表观基因组多组学分析将YAP信号传导鉴定为肠上皮成熟的关键调节因子。
2、基因编辑技术
类器官与基因编辑如CRISPR-Cas技术结合,可以精准研究单一基因突变对肿瘤细胞的影响,建立起基因型和表型的关联性。
近日,由类器官领域先驱Hans Clevers及马克西马公主儿科肿瘤学中心、Hubrecht研究所共同组成的科研团队,首次利用人类胎儿大脑组织成功衍生出在体外自组织生成的大脑类器官(FeBO)。相关研究成果在顶级学术刊物《Cell》(影响因子=64.5)发表。在研究过程中,科学家们使用CRISPR-Cas9技术关闭了与脑胶质母细胞瘤(Glioblastoma)相关的三个基因:TP53、PTEN和NF1,经由基因突变的类器官观察它们对现有肿瘤药物的反应,其研究成果有望为脑肿瘤患者精准用药和个体化治疗提供新方案。
3、时空组学技术
类器官与时空组学联用,能够从时空维度精确、稳定、快速表征类器官,有望改变当前药物研发的模式,创造出AI+制药的新路径。
近日,深圳华大生命科学研究院、清华大学深圳国际研究生院,及深圳市西格诺生物科技有限公司开展合作研究,在国际知名学术期刊PNAS上发表了最新研究成果。
成果开发了一种类器官的新型表征方式,以机械压片为前处理方案,利用华大自主研发的“超广角百亿像素生命照相机”——时空组学技术Stereo-seq,成功构建了全球首个类器官-时空联用技术(LOSRT),从时间和空间等维度精确、稳定、快速表征类器官,揭示了细胞间的相互作用和通讯模式,为类器官研究提供了重要的定量指标。
4、3D生物打印技术
与新型生物材料结合,可以制备具有多层次复杂结构和大尺度的功能类器官,用来指导快速治疗选择。
2023年,科学家提出了一种新的高通量药物筛选方法,该方法结合了3D生物打印技术和高速活细胞干涉测量(HSLCI)技术,以实现对单个类器官的药物反应进行无标记、时间分辨的成像和机器学习基础的定量分析。这种方法能够生成具有未改变的肿瘤组织学和基因表达谱的3D结构,并通过对单个类器官的精确、无标记的并行质量测量,来识别对特定疗法敏感或抵抗的类器官。
5、器官芯片技术
类器官技术与器官芯片技术结合,拓展了类器官的应用边界,有助于实时跟踪类器官形态的发生发展,并进行高通量药物筛选与评估。
MIMETAS公司将其专利微流控平台与HUB Organoids公司基于成体干细胞的类器官构建技术相结合,推出“即用型”结肠和肾脏类器官芯片,作为其OrganoReady®系列产品的一部分,用于药物毒理学和药物引起器官损伤等方面的中高通量研究。
根据Research Dive咨询公司预测,全球器官芯片市场规模逐年增长,在2028年将增长至近7亿美元。
目前,类器官领域正处于技术爆发和科研成果井喷的阶段,发展进入快车道。类器官与多技术的联用,可以加速技术突破,进而加快在器官发生、疾病模拟、药物筛选、精准医疗等多个领域的应用成果转化,服务健康产业。
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类器官制备工具推荐
Arcegel基质胶——提供细胞2D&3D培养支撑
Arcegel基质胶是一种可溶性基底膜制备物基质,从富含胞外基质蛋白EHS小鼠肿瘤中提取,由层粘连蛋白、IV型胶原蛋白、巢蛋白和硫酸肝素蛋白聚糖组成,可形成细胞生长和细胞层的支架,影响细胞粘附、迁移、增殖和分化等多种生物学过程。
Arcegel基质胶包含标准型、低因子、高浓度、iPSC培养、类器官培养的不同版本,具备以下特点:
3D Cultr类器官培养基——简化、标准化类器官培养
类器官培养基的标准化是实现其在基础研究、药物筛选和临床应用中广泛使用的关键。
3D Cultr类器官培养基根据不同类器官设计不同的培养基配方,并实现标准化生产,可以大大提高实验的可重复性,减少批次间差异,有助于不同实验室之间结果的比较和验证。
产品信息【更多信息欢迎登录Arcegen官方网站:中文www.arcegen.cn,英文www.arcegen.com】
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应用类型 |
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产品名称 |
标准型 蛋白浓度:8-12mg/mL |
C231001 |
Arcegel Matrix LDEV-Free |
C231002 |
Arcegel Matrix Phenol Red-Free, LDEV-Free | |
低生长因子 蛋白浓度:8-12mg/mL |
C231003 |
Arcegel Matrix GFR, LDEV-Free Matrigel |
C231004 |
Arcegel Matrix GFR, Phenol Red-Free, LDEV-Free | |
高浓度 蛋白浓度:≥18mg/mL |
C231005 |
Arcegel Matrix High Concentration, LDEV-Free |
C231006 |
Arcegel Matrix High Concentration, Phenol Red-Free, LDEV-Free | |
C231007 |
Arcegel Matrix High Concentration, GFR, LDEV-Free | |
干细胞专用 |
C231008 |
Arcegel Matrix hESC-Qualified, LDEV-Free |
类器官专用 |
C231009 |
Arcegel Matrix for Organoid culture, Phenol Red-Free, LDEV-Free |
货号 |
产品货号 |
产品名称 |
C231105 |
3DCultr Intestinal Organoid Growth Medium (Mouse) | |
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3DCultr Intestinal Cancer Organoid Growth Medium (Human) | |
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3DCultr Lung Cancer Organoid Growth Medium (Human) | |
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3DCultr Ovarian Cancer Organoid Growth Medium (Human) | |
C231113 |
3DCultr Pancreatic Cancer Organoid Growth Medium (Human) |