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“类器官”技术能“搭建”人体组织模型

美国加州大学旧金山分校(UCSF)的研究团队开发出一种制造“类器官”(Organoid)的新技术,能把人类细胞作为生物“积木”,搭建出更精确的人体组织微模型。这些微型组织可用于筛选药物,研究组织结构特征对器官生长或癌变的影响,还有助于将来培养出完整的人体器官。


据物理学家组织网8月31日报道,“类器官”技术也被称为“DNA编程的细胞组装”(DPAC),能让研究人员设计制造出上千种类器官细胞阵列,例如,只要几小时就能造出来人类乳腺模型。


论文高级作者、UCSF药物化学副教授泽伍·伽特纳说:“我们能利用各种细胞进行编程,让它们定向生长,控制细胞之间的‘对话’和彼此接触活动。这些细胞遵守最初编程制定的轨迹互相作用,四处扩展,逐渐发育成组织。”


研究人员发表在31日出版的《自然·方法》杂志上的论文称,为限定类器官的3D结构,他们利用熟悉的DNA分子,并把单链DNA小片插在每个细胞外膜,既作为一种分子搭扣,又是一种“条形码”,指定了每个细胞在类器官里的位置。带有互补DNA链的两个细胞生长接触后,会很快扣在一起。如果DNA序列不匹配,细胞就会继续浮动。细胞还可以用多套DNA跟多个“搭档”相连。


伽特纳团队还给多套细胞连接特殊“搭档”,把细胞一层层垒起来,不仅能造出像乳腺这样的复杂组织,还能把癌变细胞加入到类器官的不同部分进行实验,以观察其效果。


团队研究生迈克尔·托德亨特说:“这项技术让我们能在培养皿中造出简单的组织模型,无需在人类身上做实验,就能探索复杂人体组织的问题。”


“今后,我们会采集癌症病人乳腺不同部分的样本,做出她们自己的组织模型,作为个体化药物筛选平台。”伽特纳说,将来有望利用该技术制造出功能性人体组织,如肺、肾、神经线路等。


新发明可被称为“乐高”版人造器官。与干细胞生长出的人体组织相比,编程细胞组装更简单可控,还回避了可能引起的伦理争议。除了药物试验之外,我们更关心这种简易器官未来用于移植的可能性。科学家可以先试试“编造”一块肌肉或一块软骨。


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