人与自然

    类器官是由干细胞或者器官祖细胞在特定的3D体外微环境下自组织发育而来的、高度模拟体内真实器官特征的小型化体外器官模型。类器官不是真正的人体器官，但其在结构和功能上能模拟人体器官，凭借独特的模拟性能，类器官在再生医学、基因编辑、精准医疗、器官发育、疾病建模等方面表现出了良好的应用潜力。

    近年来，随着相关研究不断深入，类器官技术发展迅猛。

    类器官培养已用于各种组织

    类器官在生命科学及医学研究领域具有重要意义。在类器官出现之前，疾病研究、药物筛选等主要靠实验动物参与的动物实验来完成。医学实验动物模型在传统模型中占据大部分比重。虽然传统的研究模型已被广泛应用，但难以准确反映组织、器官在机体中的生理现象。类器官是来源于干细胞或器官祖细胞的三维细胞聚集体，可分化和自组织形成具有人体相应器官的部分特定功能和结构。

    与传统2D细胞培养模式相比，3D培养的类器官包含多种细胞类型，突破了细胞间单纯的物理接触联系，形成了更加紧密的细胞间、细胞与基质间高度相互作用，形成了具有功能的“微器官”，能更好地用于模拟器官组织的发生过程及生理病理状态，因而在基础研究以及临床诊疗方面具有广阔的应用前景。

    随着类器官培养系统以及其实验开发技术的不断发展，类器官应用到了各大研究领域。到目前为止，类器官培养已用于各种组织，包括肠道、肝脏、胰腺、肾脏、前列腺、肺以及大脑等细胞的培养。

    类器官最显著的优势是人源性

    与传统模型相比，类器官具有以下特性。一是能够自组装形成3D结构，在外源信号的调节作用下，多向分化并自我构建成类似其来源的组织或者器官，模拟体内器官的发育过程；二是具备器官的部分特定功能，如肺的呼吸功能等；三是来源广泛，可大量扩增并保持基因组的稳定性，可进行基因编辑操作和高通量筛选。

    不同来源的类器官具有不同的特性及用途。类器官最显著的优势是人源性、近生理性。可用于传染性疾病的研究，特别是用于仅感染人类或者特定细胞类型的病原体研究；可用于宿主—病原生物体相互作用的研究；也可用于药物毒性预测、新药筛选、个性化治疗的研究。人源性类器官还能为药物毒性预测提供更精确的手段。

    类器官能够同基因组织扩增从而用于自体移植，为器官替代策略提供可再生资源。类器官移植为再生医学的研究提供了新的希望。

    类器官芯片拓展技术应用范围

    类器官芯片是将器官芯片和类器官技术相整合形成器官生理微系统，使两者优势互补，既能模拟器官的发育过程、生理状态和功能，又能弥补类器官培养中分子信号无法精准调控的缺陷。

    类器官芯片拓展了类器官技术在基础生物学研究、药物毒性测试和临床前试验等多个领域的应用，为孕育出人体器官仿生芯片等高精尖的技术奠定基础。

    类器官技术具有广阔的应用前景，尤其在生物学基础研究、构建疾病模型、肿瘤研究、组织再生修复、基因治疗以及药物毒性检测、药效评价和新药筛选等方面具有重要应用价值。

    技术依然存在一定局限性

    目前，类器官技术仍旧存在一定的局限性。体外培养的类器官绝大部分只是组织，不能完全代表体内器官，并且其没有血管、淋巴管和神经分布，也缺乏体内重要的生理过程，没有免疫细胞和间充质细胞等微环境，无法完全复制人体器官，只能称为简单的器官模型。

    在医学转化的过程中，类器官的生产需要实现标准化与规范化，在再生医学、胚胎发育中的相关研究也涉及诸多伦理问题，因此相关技术的标准化和规范化准则、法律法规亟待建立与完善。

    类器官模型是人体组织实验研究的最新技术，与传统模型相比仍处于摸索阶段，其保真性、稳定性、重现性、可扩展性，以及如何精确控制微环境条件等成为类器官技术发展中需要攻克的问题。随着创新研究的不断发展，类器官模型会逐渐趋于完善或者催生出新的模型和新的研究工具。

    未来，类器官模型或将与传统模型优势互补结合应用，为人类生物学研究开辟新的途径。

    （作者系北京协和医学院比较医学中心副研究员）