类器官是一种体外构建的微型器官，由一种或多种来源于干细胞或器官祖细胞的细胞类型组成。类器官因此也具有干细胞的特征，可以自我更新，自我组织，表现出和原始器官相似的空间结构和生理功能，成为了具有优势的研究工具。

类器官的起源可以追溯到1907年，贝克罗莱那大学教授威尔逊发现通过机械分离的海绵细胞可以重新聚集并自组织成为新的具有正常功能的海绵有机体。这为后十年的类器官技术发展打下了基础，现在类器官模型已经涵盖了人体的多个器官和组织，如肠道、胃、肝脏、胰腺、肾脏、脑等（如下图）。

按来源组织分类的人类类器官系统报告（doi: 10.1038/s41580-020-0259-3）

类器官的生长主要依赖于细胞因子和由基质胶提供的三维环境。多类细胞因子在其中起到了促进细胞生长、分化相关通路、细胞增殖等的作用。研究者也逐渐建立了多中类器官体系，从最初的类器官包埋法或者也低发，衍生出气液平面法、共培养法等，更好地保留了类器官的异质性和免疫微环境。

肿瘤免疫共培养的类器官系统（doi: 10.19723/j.issn.1671-167X.2022.05.006）

类器官的优势：

人源性：类器官来源于人体细胞，能够更好地反映人体内的生理状态和病理变化，避免动物模型的局限性和伦理问题。

近生理性：类器官能够重现原始器官的结构和功能，模拟人体内的微环境和信号传导，提高实验的可靠性和准确性。

多样性：类器官可以来源于不同的个体、组织、细胞类型，能够覆盖多种疾病、药物、组织工程等领域，提高实验的灵活性和广泛性。

类器官因其模拟器官空间结构和生理功能的优势，在药物研发的过程中，可以为研究者提供多方面的支持。类器官技术的应用可以简单分为四方面：基础研究、生物库、精准医疗、疾病模型。具体的应用包括：

基础研究：类器官技术可以帮助建立疾病模型，模拟人体内的病变过程，研究多种疾病相关机制，如多基因疾病、风险基因位点和表型异质性等。这些研究可以帮助研究者探索更多的发病机制，分子标志物和治疗靶点，进一步为疾病诊断和治疗提供依据。

药物研究：类器官可以在药物测试中模拟药物在人体内的代谢、分布、作用和排泄，评估药效和毒性，以此筛选药物，为药物试验提供参考。

临床试验：临床试验中，可以通过患者来源的疾病相关器官，预测患者的药物反应，以达到药物测试和精准医疗的目的。

再生医疗/器官移植：类器官可以用来修复或替代受损或缺失的器官或组织，提高患者的生活质量和生存率。

类器官的应用领域（doi: 10.1038/s41580-020-0259-3）

那么哪些技术可以用于研究类器官？

1、单细胞测序

单细胞测序作为一个热门技术，也常应用在类器官相关的研究中。首先，单细胞测序可以用于类器官模型的研发，通过比较类器官和真实器官的细胞类型和基因表达模式，研究者可以对类器官进行质控，提高类器官模型的一致性和可重复性。测序不同发育阶段的类器官，可以揭示类发育过程中的细胞分化、迁移、增殖、凋亡、信号传导等机制，帮助探索类器官的发育规律和其中的调控因素。在构建和使用类器官模型时，对类器官进行单细胞测序，可以帮助了解疾病微环境，描述疾病中的细胞多样性，研究细胞间通讯，为疾病的诊断和治疗提供分子标志物和靶点。在使用疾病模型进行药物筛选时，对不同药物处理后的单细胞测序，可以更加有效地了解药物的效果和毒性。

复旦大学的研究者使用单细胞测序研究肝脏肿瘤类器官，生成了7个肝胆肿瘤类器官，通过单细胞测序探索异质性和发育。这项研究描述了肝胆肿瘤类器官的异质性，并提出肿瘤内异质性亚群的协作导致恶性表型和耐药性。

基因表达异质性（doi: 10.1002/advs.202003897）

2、多因子检测

检测细胞因子可以帮助我们了解类器官的发育和生长过程，以及疾病模型对不同刺激的反应。Elisa，Luminex，MSD和抗体芯片等技术都可以帮助我们探索类器官研究中的细胞因子分泌情况。

在一项长期扩展人类气道类器官的相关研究中，通过模拟肺癌，RSV感染等多种肺部疾病，研究者成功建立类器官肺部疾病模型。其中，研究者通过ELISA检测了RSV感染对疾病模型细胞因子分泌的影响，发现包括IP-10 和 RANTES在内的多个细胞因子水平均有增加。

（doi: 10.15252/embj.2018100300）

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参考文献：

Wijler, L. A., Raats, D. A. E., Elias, S. G., Dijk, F. J., Quirindongo, H., May, A. M., Furber, M. J. W., Dorresteijn, B., van Dijk, M., & Kranenburg, O. (2021). Specialized nutrition improves muscle function and physical activity without affecting chemotherapy efficacy in C26 tumour-bearing mice. Journal of cachexia, sarcopenia and muscle, 12(3), 796–810. https://doi.org/10.1002/jcsm.12703

Sachs, N., Papaspyropoulos, A., Zomer-van Ommen, D. D., Heo, I., Böttinger, L., Klay, D., Weeber, F., Huelsz-Prince, G., Iakobachvili, N., Amatngalim, G. D., de Ligt, J., van Hoeck, A., Proost, N., Viveen, M. C., Lyubimova, A., Teeven, L., Derakhshan, S., Korving, J., Begthel, H., Dekkers, J. F., … Clevers, H. (2019). Long-term expanding human airway organoids for disease modeling. The EMBO journal, 38(4), e100300. https://doi.org/10.15252/embj.2018100300