關(guān)鍵詞：類器官；3D培養(yǎng)；成體干細(xì)胞；誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；原代肝細(xì)胞；腎近端小管上皮細(xì)胞；結(jié)腸上皮細(xì)胞；腎小球上皮細(xì)胞；支氣管上皮細(xì)胞；肺泡上皮細(xì)胞；細(xì)胞外基質(zhì)；超低吸附培養(yǎng)板；外周血CD34+細(xì)胞；臍帶血CD34+細(xì)胞；動(dòng)員外周血CD34+細(xì)胞；Organoid；3D Cultivation；Adult Stem Cells；Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)；Primary Hepatocytes；Proximal Tubular Epithelial Cells（PTECs）；Colonic Epithelial Cells（CECs）；Kidney Glomerular Epithelial Cells（GECs）；Bronchial Epithelial Cells（BECs）；Alveolar Epithelial Cells（AECs）；Extracellular Matrix（ECM）；Peripheral Blood CD34+ Cells；Cord Blood CD34+ Cells；Mobilized Peripheral Blood CD34+ Cells

2025年4月10日，美國(guó)FDA宣布了一項(xiàng)重大政策轉(zhuǎn)變：將逐步淘汰在單克隆抗體（mAb）藥物安全性評(píng)估中強(qiáng)制要求進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的規(guī)定，并正式鼓勵(lì)采用類器官（Organoid）等人類細(xì)胞衍生的新型非動(dòng)物測(cè)試方法（NAMs）作為替代或補(bǔ)充方案。 這標(biāo)志著藥物安全評(píng)估范式向更人性化、更精準(zhǔn)科學(xué)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵一步，也進(jìn)一步標(biāo)志著類器官（Organoid）的發(fā)展掀開了新的篇章！

類器官（Organoid）是原始組織樣本中的成體干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞【Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)】通過(guò)體外三維培養(yǎng)和自我組裝，再現(xiàn)體內(nèi)組織器官結(jié)構(gòu)的特殊3D培養(yǎng)（3D Cultivation）組織結(jié)構(gòu)。目前3D類器官培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)成功培養(yǎng)出大量具有部分關(guān)鍵生理結(jié)構(gòu)和功能的類組織器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦、前列腺、胰腺和視網(wǎng)膜等。

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

01 3D培養(yǎng)技術(shù)
球狀體培養(yǎng)是一種初代三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，是由原代細(xì)胞或癌細(xì)胞系在培養(yǎng)過(guò)程中自組裝成簡(jiǎn)單的球形或多細(xì)胞聚集體，保留了三維結(jié)構(gòu)和組織特異性。球狀體培養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)超低粘附培養(yǎng)、懸滴培養(yǎng)、磁化細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)，原代細(xì)胞可以不依賴細(xì)胞外基質(zhì)Extracellular Matrix（ECM），僅通過(guò)相互作用自然聚集形成直徑高達(dá)150-175µm的球狀團(tuán)聚體。與傳統(tǒng)的二維單層細(xì)胞培養(yǎng)相比，球狀體培養(yǎng)能夠更真實(shí)地反映細(xì)胞在體內(nèi)的生理特性，適合腫瘤生物學(xué)研究和高通量藥物篩選分析。

作為另一種3D培養(yǎng)（3D Cultivation）技術(shù)產(chǎn)物的類器官，其形成機(jī)制和應(yīng)用領(lǐng)域與球狀體有很大的不同。類器官是干細(xì)胞自我更新和分化能力的體現(xiàn)，能夠在體外形成具有多種細(xì)胞類型和生理功能的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，高度模擬體內(nèi)生理環(huán)境的能力，更適合用于再生醫(yī)學(xué)和個(gè)性化醫(yī)療研究。

因此，類器官培養(yǎng)技術(shù)的本質(zhì)是再現(xiàn)體內(nèi)器官的結(jié)構(gòu)和功能，提供比傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型更接近生理狀態(tài)的模型。體外類器官培養(yǎng)是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破，為研究組織發(fā)育、疾病建模、藥物篩選、個(gè)性化醫(yī)學(xué)和細(xì)胞治療提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具 。

02 類器官培養(yǎng)方法
類器官一般分為組織來(lái)源類器官和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞【Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)】來(lái)源類器官。前者是從組織中制備單細(xì)胞懸液，隨后立即嵌入細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular Matrix, ECM) 中， 在特定生長(zhǎng)因子的存在下生長(zhǎng)至類器官形成；后者則是將多能干細(xì)胞的2D培養(yǎng)物用生長(zhǎng)因子如激活素A (Activin A) 等誘導(dǎo)為內(nèi)胚層，再在3D培養(yǎng)基中使用特定分化信號(hào)，最終得到所需的組織類型。 對(duì)于不易獲得組織樣本的器官如腦等，可用 iPSCs 得到類器官。此外，一些類型的類器官只能由iPSCs構(gòu)建，形成的類器官與組織來(lái)源類器官相比包含間充質(zhì)層，建立后不能通過(guò)傳代延續(xù)，且在體外很難達(dá)到成體組織階段，類似胎兒期的組織，具有多能性，能形成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。對(duì)于組織來(lái)源的類器官，信號(hào)通路的激活是其建立的關(guān)鍵，其培養(yǎng)方案比PSCs衍生類器官簡(jiǎn)單，傾向于直接復(fù)制原始組織，形成成熟類器官較快【1】。

目前3D類器官培養(yǎng)基質(zhì)膠技術(shù)已經(jīng)成功培養(yǎng)出大量具有部分關(guān)鍵生理結(jié)構(gòu)和功能的類組織器官，比如：腎、肝、肺、腸、腦和睪丸類等。下面為部分文獻(xiàn)已公布的組織借助細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix, ECM）培養(yǎng)成對(duì)應(yīng)類器官可能需要的營(yíng)養(yǎng)成分/培養(yǎng)基信息。

【肝類器官】
 組織來(lái)源：原代肝細(xì)胞（Primary Hepatocytes）
 培養(yǎng)基：DMEM/F12、N2、B27、N-乙酰半胱氨酸、胃泌素、EGF、RSPO1條件培養(yǎng)基、FGF10、煙酰胺、HGF【2】

【肺類器官】
 組織來(lái)源：支氣管上皮細(xì)胞（Bronchial Epithelial Cells，BECs）
 培養(yǎng)基：有谷氨酰胺、 HEPES 緩沖液、抗真菌抗生素、N2補(bǔ)充劑(細(xì)胞 培養(yǎng)添加劑)、B27、N-乙酰半胱氨酸、人EGF的 高級(jí)DMEM/F12中，以及含有Wnt3a、Noggin和 R-spondin條件培養(yǎng)基【3】

【肺類器官】
 組織來(lái)源：肺泡上皮細(xì)胞（Alveolar Epithelial Cells，AECs）
 培養(yǎng)基：DMEM/F12、FGF7 (KGF) 、BMP4、ROCK抑制劑、A83-01、Dexamethasone、8-Br-cAMP、B27 Supplement【7】

【腎類器官】
 組織來(lái)源：腎近端小管上皮細(xì)胞（Proximal Tubular Epithelial Cells，PTECs）
 培養(yǎng)基：Advanced DMEM/F12、Wnt激動(dòng)劑（R-spondin 1 conditioned medium 或 CHIR99021），Noggin，EGF，F(xiàn)GF2，A83-01（TGF-β抑制劑），B27，Nicotinamide，Y-27632【4】

【腸類器官】
組織來(lái)源：結(jié)腸上皮細(xì)胞（Colonic Epithelial Cells，CECs）
 培養(yǎng)基：Advanced DMEM/F12、Wnt-3A Conditioned Medium、R-spondin 1 Conditioned Medium、Noggin Conditioned Medium、EGF、A83-01、Nicotinamide、B27 Supplement、N-Acetylcysteine【5】

【生殖類器官】
 組織來(lái)源：子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞
 培養(yǎng)基：DMEM、N2、B27、HEPES、谷氨酸、EGF、R-spondin、Noggin、A83-01、CHIR99021【6】

綜上所述，理論上所有組織均有形成對(duì)應(yīng)類器官的能力。然而，組織來(lái)源獲取難、擴(kuò)增能力有限及樣本間批次性差等問(wèn)題限制了從組織發(fā)育到類器官的過(guò)程。因此，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（Induced Pluripotent Stem Cells ，iPSCs）來(lái)源的類器官亦同樣重要，甚至是發(fā)展某些類器官的主要方法！

【來(lái)源】起始細(xì)胞
【組織】成體干細(xì)胞 或 已分化的組織細(xì)胞
【iPSC】誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

【來(lái)源】技術(shù)流程
【組織】
①獲取組織樣本
②消化成單個(gè)細(xì)胞
③在特定因子培養(yǎng)基中培養(yǎng)，自我組織化形成類器官

【iPSC】
① 獲取體細(xì)胞（如皮膚成纖維細(xì)胞、血細(xì)胞）
②重編程為iPSC
③iPSC擴(kuò)增和定向分化（模仿胚胎發(fā)育）
④形成類器官

【來(lái)源】核心原理
【組織】利用成體干細(xì)胞固有的自我更新和組織修復(fù)能力
【iPSC】利用多能干細(xì)胞的多能性和自我組織能力

【來(lái)源】遺傳背景
【組織】保留原組織的所有遺傳信息（包括體細(xì)胞突變），能很好地模擬特定個(gè)體（尤其是疾病，如癌癥）
【iPSC】保留供體個(gè)體的遺傳背景，但不包含后天獲得的體細(xì)胞突變

【來(lái)源】狀態(tài)
【組織】更接近成年組織的生理和功能狀態(tài)
【iPSC】通常更類似于胎兒或早期發(fā)育階段的組織

【來(lái)源】?jī)?yōu)勢(shì)
【組織】
①建立速度快
②保真度高，能高度模擬原組織（特別是腫瘤）
③個(gè)體化醫(yī)療的理想模型（如藥敏測(cè)試）
④技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成熟

【iPSC】
①來(lái)源廣泛
②可擴(kuò)展性（Scalability）極強(qiáng)，iPSC可無(wú)限擴(kuò)增
③可生成任何器官類型
④是研究發(fā)育生物學(xué)和遺傳病的完美平臺(tái)

【來(lái)源】局限性
【組織】
①來(lái)源受限，依賴于侵入性活檢（尤其對(duì)腦、心等器官）
②擴(kuò)增能力有限，傳代次數(shù)過(guò)多可能喪失特性
③難以模擬發(fā)育過(guò)程
④ 樣本間異質(zhì)性較大

【iPSC】
①流程長(zhǎng)且復(fù)雜
②成本高
③存在殘留未分化細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)
④表型可能不完全成熟

【來(lái)源】典型應(yīng)用
【組織】
①癌癥研究（病人來(lái)源腫瘤類器官PDTOs）
②個(gè)性化藥物篩選
③腸道、肝臟等疾病建模（ where biopsies are accessible）

【iPSC】
①發(fā)育生物學(xué)研究
②遺傳性疾病建模
③毒理學(xué)和藥物安全性評(píng)估
④多器官互作研究

簡(jiǎn)而言之，兩者并非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而是互補(bǔ)關(guān)系。根據(jù)具體的研究問(wèn)題和目的選擇合適的技術(shù)路徑，或者結(jié)合使用兩者，能夠更全面深入地理解生命機(jī)理和疾病治療。如腎小球上皮細(xì)胞（Kidney Glomerular Epithelial Cells，GECs）類器官，是目前腎臟類器官研究中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。與已經(jīng)成熟的腎小管類器官相比，腎小球類器官的培養(yǎng)更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗�需要�?fù)現(xiàn)更復(fù)雜的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的濾過(guò)功能。目前主流的腎小球上皮細(xì)胞（Kidney Glomerular Epithelial Cells，GECs）類器官模型是從iPSC中獲得，即誘導(dǎo)iPSCs逐步分化為腎祖細(xì)胞，并自組織形成包含腎小球和腎小管結(jié)構(gòu)的整體腎類器官，然后從中識(shí)別或分離出腎小球部分。因此，合適的可重編程為iPSC的體細(xì)胞也至關(guān)重要！

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

03 IPHASE 產(chǎn)品
綜上所述，IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者，為滿足市場(chǎng)對(duì)類器官發(fā)展的高需求，現(xiàn)已逐步研發(fā)、生產(chǎn)出具有高活性、高純度且批次間差異小的原代肝細(xì)胞（Primary Hepatocytes）、腎近端小管上皮細(xì)胞（Proximal Tubular Epithelial Cells，PTECs）、結(jié)腸上皮細(xì)胞（Colonic Epithelial Cells，CECs）、腎小球上皮細(xì)胞（Kidney Glomerular Epithelial Cells，GECs）、支氣管上皮細(xì)胞（Bronchial Epithelial Cells，BECs）、肺泡上皮細(xì)胞（Alveolar Epithelial Cells，AECs）及多來(lái)源如外周血CD34+細(xì)胞（Peripheral Blood CD34+ Cells）、臍帶血CD34+細(xì)胞（Cord Blood CD34+ Cells）和動(dòng)員外周血CD34+細(xì)胞（Mobilized Peripheral Blood CD34+ Cells）等，助力組織來(lái)源類器官和iPSC類器官在疾病研究、藥物篩選與個(gè)性化治療等領(lǐng)域的全方位發(fā)展，為生物醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)革命性的變化！

IPHASE生產(chǎn)產(chǎn)品均具有以下優(yōu)勢(shì)：

 合規(guī)性 生產(chǎn)產(chǎn)品的組織均由正規(guī)渠道獲得，來(lái)源清晰。

 安全性 生產(chǎn)組織均經(jīng)過(guò)病原檢測(cè)，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。

 高質(zhì)量 生產(chǎn)產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的內(nèi)部質(zhì)控，且同批次數(shù)量多，批次間差異性小。

 可定制 可根據(jù)客戶特殊需求，提供特殊種屬肝組織細(xì)胞的定制服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：
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