前线快报|类器官蓝图计划正式启动
2020年12月31日,众多类器官领域的领军科学家们在Nature Biotechnology上发表了名为“The Organoid Cell Atlas'的文章,文中总结了目前类器官系统的局限、不足、挑战和未来的发展方向,并提出目前将使用单细胞测序技术对类器官进行单细胞层面的解析,启动“The Organoid Cell Atlas'的前导项目,作为Human Cell Atlas(HCA)的其中一项,从单细胞层面解析类器官的基因组等信息,首先他们挑选肠类器官和脑类器官代表两类类器官(成体干细胞来源和多能干细胞来源)进行第一个阶段的解析。下面小编将对文中的关键信息进行总结归纳,希望给大家带来新的研究思路。
Adapted from: The Organoid Cell Atlas
模拟器官发育过程、疾病建模,如使用脑类器官对单基因神经疾病的发病机制进行剖析。
使用病人特异性的类器官(PDO)指导个体化用药,如使用直肠类器官进行病人个体特异性的药物筛选,可点击这里参看我们往期推送。
再生医学,使用类器官生成具有功能性的组织用于器官移植,如使用肺类器官的部分临床前实验结果(小鼠模型,点击这里查看)。
类器官技术面临的挑战
Adapted from: The Organoid Cell Atlas
最亟待解决的问题是如何确保和验证建立好的类器官确为代表人体生物学的模型,这就需要建立高通量的分析方法,并建立一系列标准,包括细胞的组成、分化程度、细胞状态以及对刺激的应答反应标准。
目前大部分的类器官实验流程仍具有很多技术和概念上的局限性,如类器官不能完全重现对应组织的细胞种类(包括间质细胞和免疫细胞),类器官中的细胞类型可能局限于培养的环境或对应来源器官样本的老化程度。因此,建立一个标准化的、高效的生成类器官的实验流程至关重要。
这些信息可用于提高类器官的质控,改善现有的实验方法,如检测类器官中缺少的细胞类型和缺失的分化阶段,并为使用类器官进行功能性实验提供更有力和量化的实验结果。
Human Cell Atlas(HCA)
HCA旨在通过解析人类细胞的完整图谱,从而帮助了解人类健康,诊断、监控和治疗人类疾病,而Organoid Atlas作为HCA的一部分,可以用于补充原代组织样本的信息,并构建可干预的模型帮助科学研究。
作为该计划的pilot project,结肠类器官和脑类器官作为两类类器官的代表被最先引入该项目中,第一批数据将会从100株类器官中获取正常的细胞种群变异度,建立部分标准。原因如下:结肠类器官和脑类器官的实验方法建立较早,目前的培养方法相对比较成熟;结肠类器官普遍来源于成体干细胞(Adult stem cell,ASC),而脑类器官来源于多能干细胞(hPSC),可代表两种类器官类型;另外,这两类类器官均已被用于研究相关疾病。
该项目将致力于标准化类器官实验流程,减少类器官的差异性,如通过比较不同的实验流程和单细胞层面的实验结果确定不同的培养条件和因素对类器官的影响。
类器官蓝图计划的使命是通过帮助罕见遗传病/复杂多因素疾病/精准肿瘤学等的疾病研究,推进生物医学和再生医学的发展。通过创造一个开放和包容的研究环境,促进广大感兴趣的研究人员之间的合作,建立社区之间的桥梁,结合类器官和单细胞技术,更好的了解人类健康和疾病发生。
*本内容为作者独立观点。