用类器官模型探索人类生物学和疾病
细胞培养技术和干细胞技术的进步使类器官的产生成为可能——细胞的三维聚集，能够极其详细地概括人体器官的结构和生理。
188金宝搏备用最近采访了Soumita Das她是加州大学圣地亚哥分校的副教授，了解她的团队正在开发的类器官模型，以及这些模型如何被用于研究胃肠道炎症、癌症-微生物组相互作用、个性化医疗等。
Laura Lansdowne (LL):你能告诉我们更多关于你开发的类器官模型吗?使用这些工具的主要优点是什么?
苏米塔·达斯(SD):我们从组织切片(手术标本或来自胃肠组织和肺组织的活检样本)中分离出干细胞，然后在WNT, R-Spondin, Noggin富集条件培养基中培养。培养的3D类器官随后被生物存储，以保留它们的元数据——患者的年龄、性别、疾病状态和用药史。
安娜·麦克唐纳(AM):在创建和维护类器官时，有什么具体的困难需要克服吗?
SD:我们选择分离和培养类器官的方式取决于患者的病史、疾病的位置和炎症的阶段。每个类器官系都有异质性，这取决于它的表型和基因型。炎症性肠病(IBD)患者和结直肠癌患者炎症程度高，干细胞数量少，培养时间长，有时难以培养。为了克服这个问题，每条线都需要单独的关注和不同的时间跨度来成长。我们不改变每一行的媒体组成。为了减少可变性，我们生成批量媒体，并尝试使用相同供应商的媒体组件来最小化批量效应。
在你2021年的SLAS演讲中，你重点介绍了一些类器官模型在研究胃肠道炎症机制、癌症-微生物组相互作用、个性化医疗、电子烟使用等方面的应用，你能详细介绍一下这些应用吗?
SD:以下是我们一直在探索的一些关键应用:
基于干细胞的方法识别胃肠道炎症期间的早期生物标志物
宿主吞噬和细胞运动蛋白1 (ELMO1)促进肠道内致病ibd相关细菌的吞噬，并触发单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)的诱导;这有助于单核细胞聚集到炎症部位。然后，巨噬细胞的细菌吞噬也依赖于ELMO1，并触发ELMO1的释放t坏死因子(TNF -α)。因此，两个信号轴，ELMO1/MCP-1和ELMO1/TNF-α，在两种不同的细胞类型(上皮细胞和巨噬细胞)中由相同的吞噬途径协调，对抗致病微生物。这项工作已发表在2月, 2020年。
基于干细胞的方法，了解微生物对炎症和癌症起始和进展的影响
已知感染和慢性炎症可诱导宿主组织中的DNA损伤，并可导致细胞的致癌转化，但DNA修复蛋白在微生物相关癌症中的作用尚不清楚。以前使用的幽门螺杆菌作为癌症相关微生物和胃类器官的来源，我们已经确定了基底切除修复途径在胃癌进展中的影响。利用结直肠癌(CRC)相关微生物，如梭菌属nucleatum(Fn)，在与小鼠和人肠样衍生单分子膜(EDMs)共培养中，我们发现在所有关键的DNA修复蛋白中，氧化碱基特异性DNA糖化酶NEIL2在Fn感染后显著下调。neil2缺失的小鼠来源edm的Fn感染显示出明显更高水平的DNA损伤，包括双链断裂和炎症细胞因子。几种CRC相关微生物，而不是共生细菌，诱导了小鼠CRC模型EDMs中DNA损伤的积累，其中Fn的影响最为明显。使用基于有机的细胞模型和共培养中的微生物，我们测量了DNA损伤的数量，并表明DNA损伤的积累在癌症的进展中起着关键作用。一些研究成果已经发表在生物化学杂志2020年和细胞2020.
患者源性类器官的药物筛选和个性化医疗的发展
来自健康和IBD受试者的患者来源的类器官单分子膜在96个孔中进行筛选渗透支持目的:确定能提高肠道屏障完整性的屏障保护药物。单层用于功能测定，包括自动TEER系统中跨上皮电阻(TEER)的测量，fitc -右旋糖酐的渗透性，上清液的细胞因子ELISA，紧密连接蛋白的表达。
有害成分和有益营养素对肠道屏障的影响
半高通量极化类器官来源的单分子层将是有用的，可以在顶端添加微生物和在基底外侧添加免疫细胞。该模型可用于筛选有害成分和有益营养素、益生菌和益生元对屏障功能和控制炎症的影响。这项工作的一部分已发表在iScience2021.
问:你认为类器官在哪些方面产生了最大的影响?该技术如何进一步改进为其他应用开发?
SD:类器官的主要影响将是在开发个性化疾病模型的转化研究中。该模型对以下项目很重要:
- 识别可用于开发预防方法以阻止疾病起始的生物标记物。
- 在给药前对药物进行筛选，并根据疗效对亚疾病类型进行分类。该试验将延长药物寿命，降低药物成本。
- 再生医学，其中类器官可以替代部分病变组织，例如，在治疗手术后溃疡和其他肠道疾病。
在这一领域，技术需要进一步发展，主要是为了能够在类器官内增加血管化。展望0期试验的计划，我们需要添加所有相关的细胞类型，以真正模拟疾病现象。更具有挑战性的部分将是确定所需的生长介质和培养条件以及所有细胞类型的比例，以便我们能够表示在活的有机体内生理条件。
Soumita Das接受了执行主编Laura Elizabeth Lansdowne和科技网络科学作家Anna MacDonald的采访。188金宝搏备用
