类器官在呼吸系统研究中的应用
肺病,气道,1类器官的培养,2肺类器官,3类器官在肺部疾病的应用,4总结与展望
郑红莹,胡晓波(1.成都中医药大学医学与生命科学学院,四川 成都 610000;2.成都市中西医结合医院/成都市第一人民医院呼吸与危重症医学科,四川 成都 610000)
肺(lung)是沟通人体内部与外界环境的器官,在各种外界因素(如烟雾、粉尘、细菌和病毒等)的长期暴露下,肺部疾病呈现出多样性和复杂性。疾病模型的相对不足是制约研究肺部疾病发生机制及药物治疗的最重要因素。类器官(organoids)是三维细胞培养技术的一种,它能模拟体内环境,构建出与体内器官有着相似形态学与细胞生物学特性的模型[1]。相比于价格昂贵且存在物种特异性差异的动物模型,类器官具有经济效益更高、耗时更短和遗传更稳定等优点[2]。作为一种新的体外模型,类器官可用于研究人体器官发育、疾病建模、药物筛选等多个方面。本文就类器官的培养、肺类器官的主要类型以及类器官在肺部感染性疾病、肺癌、慢性炎症性肺病、间质性肺病中的应用现状作一综述,以期为探索肺部疾病的发生机制及其治疗提供参考。
1 类器官的培养
类器官是干细胞在体外通过三维组织构建并定向分化为靶器官,形成与体内器官有着相似空间结构、分布的三维细胞复合体。干细胞的主要类型是多能干细胞和成人干细胞,细胞的来源可以是标准细胞系,或者是穿刺或手术切除的组织经过酶解得到的单细胞,以及癌症患者血液或转移性胸水中得到的癌细胞[3,4]。而细胞三维结构的建立则包括了细胞嵌入基质支架生长、细胞在重力与表面张力作用下通过固定培养基的液滴培养和细胞通过空气-液体界面在空气中极化与分化等方式[5]。类器官的生长还需要三维基质与细胞因子。三维基质是模拟体内微环境,并为细胞生长提供附着点和营养的关键物质。常见的三维培养基质是支架,类型包括基质胶、多孔膜特殊培养小室、水凝胶等[6]。实现类器官的长期体外培养,需要在基础培养基中添加相应物质,如促进增殖的表皮生长因子(EGF)、促进增殖分化的成纤维细胞生长因子等细胞因子以及皮质醇激素、抗生素等[7] ......
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