“类器官”入选国家级科研项目，这种技术会给医疗、制药带来什么变革？

上观新闻 本文作者：俞陶然

你听说过“类器官”吗？类器官近日，上海大学转化医学研究院院长苏佳灿教授团队开展的入选“基于DNA水凝胶空间特征化骨类器官构建及其再生修复研究”入选国家自然科学基金委重点项目，探索将这种技术应用于骨折、科技术类风湿性关节炎、研项医疗强直性脊柱炎等疾病治疗。目种今后，制药骨折病人也许只需要注射成骨类器官，变革就能实现骨骼的类器官快速愈合。在药物研发等领域，入选类器官也大有用武之地，科技术可部分取代动物实验等传统方法，研项医疗让科学家更深入地了解候选新药对人体器官的目种作用。

热门前沿技术可用于医疗和制药

中国医师协会骨质疏松学组副组长兼青年学组组长、制药中华医学会青年骨质疏松学组组长苏佳灿介绍，变革类器官技术起源于1907年美国科学家威尔逊的类器官一个发现：通过机械分离的海绵细胞可以重新聚集，并自组织成为新的具有正常功能的海绵有机体。近年来，随着干细胞技术日益成熟，类器官培育技术得以快速发展。所谓类器官，是利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维培养，所形成的具备一定空间结构的组织类似物。类器官的“类”字意味着，它并不是真的人体器官，但是在结构与功能上能模拟真实的器官，并能够进行长期的稳定传代培养。

过去十余年，多种类器官已在实验室里诞生。2009年，科学家利用老鼠LGR5+肠道干细胞在体外培育出肠道类器官；2011年利用人源干细胞培育出肠道类器官；2013年利用人源干细胞培育出脑类器官；肝、肾、胰类器官也相继培育出来。2018年，《自然·方法》杂志将类器官技术评为“年度方法”。

作为一种热门的前沿技术，通过类器官繁殖的干细胞群可取代受损或患病的组织，达到治疗疾病的目的。当这种技术发展到一定阶段，医生有望利用多能干细胞构建的类器官，取代患者受损的组织。

类器官的培养过程

“类器官治疗和器官移植是两回事。”苏佳灿解释，器官移植是将一个健康的组织或器官移植到患者体内，代替原本功能衰竭器官的医疗手段；类器官则是科研人员通过体外培育干细胞形成的微器官结构，其大小与正常器官有明显差异，不能代替功能衰竭的器官。采用类器官进行疾病治疗，一般是提取其中的正常细胞。比如，视网膜退行性疾病患者会永久性失明，科学家在体外培育出视网膜类器官后，提取出健康的Müller胶质细胞，将其注射到患视网膜退行性疾病的小鼠体内，可以观察到小鼠的视觉功能明显恢复。

除了治疗疾病，类器官还可取代动物实验，用于药物筛选。与传统的动物模型相比，这种新兴技术让科学家更好地了解真实器官对药物的反应。对于某些复杂的严重疾病，科学家培育出相关的类器官后，就能对类器官进行药物实验，筛选出适合进入临床试验的新药。

类器官的应用

上海团队计划构建1.0版骨类器官

近日获得国家自然科学基金委支持的重点项目，研究的是骨类器官构建及其再生修复。与肠道、肝、肾等类器官不同，骨类器官具有三维空间特征，所以构建难度更大。放眼全球，研究这种类器官的科研团队屈指可数，但这个科研方向具有很高的临床价值。

科学家利用人源干细胞，在体外培育出成骨类器官后，可以用它来治疗骨折。自然骨折的愈合是通过一种软骨中间产物——软骨痂来实现的，软骨痂的主要来源是骨膜细胞中的骨骼干细胞。因此，可以通过提取人源的骨膜干细胞来培育成骨类器官，让它在体外自发地组装成能够修复骨缺损的大段骨组织，从而实现骨折愈合。

“我们计划在未来3年内，构建出1.0版骨类器官——一段含有皮质骨、松质骨以及交接界面的骨单元。”苏佳灿告诉记者，这种骨单元与人体内的骨骼十分相似，可用于治疗骨折。今后，骨折病人有望不再需要传统的手术，而是注射成骨类器官，让它在骨折处自行生长、完成愈合。

一些依靠现有治疗手段无法根治的骨类疾病，如类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等，有望通过骨类器官获得更有效的治疗方案。科研团队如果能构建出健康来源的干细胞分化出的骨类器官，再加以辅助治疗，就有望攻克类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等重大疾病。

骨类器官在骨疾病中的应用

据介绍，上海大学转化医学院研究院已建立肌肉骨骼类器官工程研究中心，中心科研团队利用DNA水凝胶，正在研究骨类器官构建技术，力争在这一领域取得“全球首创”突破。中心在临床上依托上海长海医院，将探索对骨科病人实施新的治疗技术，为患者带来福音。

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