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，类器官是细胞的三维聚集体，能够非常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，以了解她的团队正在开发的类器官模型，以及如何使用这些模型来研究胃肠道炎症、癌症-微生物组相互作用、个性化医疗等等。
Laura Lansdowne: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?
Soumita Das (SD):我们从组织切片(手术标本或胃肠道组织和肺组织活检标本)中分离出干细胞，然后在WNT、R-Spondin、Noggin富集的条件培养基中培养。然后将培养的3D类器官存入生物银行，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):在创造和维护类器官时，有什么特殊的困难需要克服吗?
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。每个类器官系根据其表型和基因型具有异质性。炎症性肠病(IBD)患者和结直肠癌患者炎症程度较高，干细胞数量较少，培养时间较长，有时难以培养。为了克服这一点，每条线都需要单独的关注和不同的时间跨度来生长。我们不改变每行的媒体组成。为了减少可变性，我们生成批量媒体，并尝试使用同一供应商的媒体组件来最小化批处理效果。
李华:在您的2021年SLAS演讲中，您重点介绍了一些如何使用类器官模型的例子，例如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，您能详细说明这些应用并重点介绍您在每个领域的一些工作吗?
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)促进肠道中ibd相关致病性细菌的吞噬，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，并触发释放t肿瘤坏死因子-α。因此，两个信号轴，ELMO1/MCP-1和ELMO1/TNF-α，在上皮细胞和巨噬细胞两种不同的细胞类型中，通过相同的吞噬途径协调，对抗病原微生物。这项工作已发表于2月, 2020年。
基于干细胞的方法来了解微生物对炎症和癌症的发生和发展的影响
众所周知，感染和慢性炎症会诱导宿主组织的DNA损伤，并可能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，我们已经确定了碱基切除修复途径在胃癌进展中的影响。利用结直肠癌(CRC)相关的微生物，如梭菌属nucleatum(Fn)在与小鼠和人肠源性单层(EDMs)共培养中，我们发现在所有关键的DNA修复蛋白中，NEIL2(一种氧化碱基特异性DNA糖基酶)在Fn感染后显著下调。neil2缺失小鼠来源的edm的Fn感染显示出显著更高水平的DNA损伤，包括双链断裂和炎症细胞因子。几种与CRC相关的微生物，而不是共生细菌，在小鼠CRC模型的edm中诱导DNA损伤的积累，Fn具有最明显的作用。使用类器官细胞模型和共培养中的微生物，我们测量了DNA损伤的数量，并表明随后的DNA损伤积累在癌症的进展中起着关键作用。这方面的一些工作已经发表在生物化学杂志2020年和细胞2020.
患者源性类器官对药物筛选和个体化医疗的推进
从健康和IBD受试者中筛选96孔患者来源的类器官单层渗透支持确定可以增加肠道屏障完整性的屏障保护药物。单层用于功能分析，包括在自动TEER系统中测量跨上皮电阻(TEER)， fitc -葡聚糖的渗透性，上清的细胞因子ELISA，紧密连接蛋白的表达。
有害成分和有益营养物质对肠道屏障的影响
半高通量极化类器官衍生单分子膜可用于顶端添加微生物和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物质、益生菌和益生元对屏障功能和控制炎症的影响。这部作品的一部分已在iScience2021.
AM:你认为类器官在哪里产生最大的影响?如何进一步改进和改进这项技术为其他应用程序开发?
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:
- 鉴定可用于开发预防方法以阻止疾病发生的生物标志物。
- 对患者用药前进行药物筛选，并根据疗效对亚疾病类型进行分类。这项试验将延长药物的寿命，降低药物的成本。
- 在再生医学中，类器官可以替代部分病变组织，例如治疗手术后的溃疡和其他肠道疾病。
在这个领域，这项技术需要进一步发展，主要是为了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。
苏米塔·达斯采访了总编辑劳拉·伊丽莎白·兰斯顿和科技网络科学作家安娜·麦克唐纳。188金宝搏备用
