迷你器官 小中見大（可用於模擬疾病、測試新葯）

科學家在實驗室培養出胃部類器官。圖片來源：Taylor Broda

肉眼看上去，這些比芝麻粒還小的小球似乎就是細胞無規則地聚集在一起。將它們放到顯微鏡下，這些實驗室中培養的迷你器官卻有著十分複雜的結構：腎臟上有微小的細管，大腦皮層或腸道內有精妙的褶皺。

現在，藉助3D細胞培養技術，科學家已經能夠在實驗室里製造出多種類器官，包括肝、胰、胃、心、腎，甚至是乳腺等等。近日，《發育》雜誌以專刊的形式回顧了這一領域的最新發展，提到這些迷你器官在體外模擬疾病過程以及測試藥物方面有著廣泛的用途。

類器官是真實器官的縮影嗎？很難說。這些細胞球在結構上可以模仿出許多臟器內部的精細結構，不過，它們和真正的人體器官有許多不同之處，其中最重要的不同在於這些迷你器官缺乏血管系統，而血液對於人體器官的生長發育和正常功能都是必不可少的。

因此，類器官只能永遠處於迷你和簡單狀態，科學家還無法培育出任何接近實際大小的體外器官。但他們仍從二維細胞培養邁出了一大步，現在的類器官可以模擬器官形成的最早期過程，同時可以用於研究諸如基因突變等因素如何影響正常器官的功能。

如何培養一個類器官？目前的類器官培養技術主要使用幹細胞，通過模擬人體發育的環境誘導幹細胞分化成一個器官內不同類型的細胞，並形成器官的基本結構。但幹細胞的來源對於形成的類器官有很大影響。

一些科研人員使用多能幹細胞——包括胚胎幹細胞和從體細胞誘導而成的多能幹細胞，這些細胞在理論上能分化成體內任何一種細胞。由於這些類器官重新展現了器官在最初數周和數月內的生長，因此它們能幫助研究人員識別這些過程中出現的「小故障」，例如導致腸道中缺乏某些重要細胞的基因突變。也就是美國辛辛那提兒童醫院發育生物學家James Wells所說，「你能看到先天性缺乏在自己眼前的培養皿中發生。」

此外，這些類器官對於神經系統學研究非常有用。例如，在寨卡病毒研究中，科學家研究了病毒對於迷你大腦的影響，發現病毒能攔截並殺死神經前體細胞，從而減緩大腦發育，導致新生兒小頭症的出現。

另外一些類器官使用了成體幹細胞，通常這些分離自器官組織的幹細胞能在臟器受損時幫助修復。由這些細胞產生的迷你器官結構較為簡單，能夠用於器官研究，象這種方法產生的迷你肝、胃、小腸和胰等器官，對於研究遺傳差異對器官機能的影響和測試藥物都有很大幫助。

那麼，類器官藥物預測準確嗎？在藥理研究中，至少一種類器官已經證明了其價值。荷蘭Hubrecht研究所幹細胞生物學家Hans Clevers和同事，從囊性纖維化患者身上獲取小腸細胞培養出迷你小腸，這個迷你小腸使用福泰製藥公司開發的新葯後，小腸黏膜的鹽、水吸收功能得以恢復，也沒有引起炎症反應。

不過，也有人對此表達了謹慎的看法，他們認為類器官能在多大程度上模擬真實器官尚不清楚。使用迷你大腦研究寨卡病毒的美國約翰斯·霍普金斯大學神經學家Guo-Li Ming認為，迄今為止，類器官缺乏免疫系統，在篩選針對病毒的藥物時，無法完全複製體內的真實情況。而且，該領域還面臨另一個重大挑戰：標準化。讓幹細胞自我組裝，將形成具有各種各樣形狀和細胞類型的類器官。對此，有文章指出，需要建立一種排列腸道細胞培養物的方法，以便製備出更統一、成熟的類器官。

致於類器官能否用作器官移植，至少現在還不行。研究人員希望終有一天迷你器官能被植入人體，重新發育或修復器官。現在，科學家已經成功將迷你肝臟和小腸植入小鼠體內並發育雖然Wells等人已經使用實驗室培養的組織治療早產兒感染導致的腸道損傷，但由於無法在實驗室培養更大的腸道。因此，科學家在探索如何在患者腹部培養一個類器官，然後將它接入腸道。

Wells認為類器官距離人體器官移植可能至少還有10年。但如果回到10年前，根本無法想像人們能在培養皿內長出這些迷你器官。

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