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类器官技术都有哪些应用？

2023-12-10

类器是一种类似器官但又不是器官的3D细胞团结构。通过在体外培养胚胎或成体干细胞，让其增殖分化形成具有一定形态结构及功能的类似于器官的3D细胞团结构。这些细胞结构虽然不是真正意义上的人类器官，但能在某些结构和功能上模拟真实器官，因此，把这些微型人造器官命名为：类器官（organoids）。

类器官技术都有哪些应用？让我们一起来看看吧！

一、基因编辑技术在类器官研究中的应用

CRISPR-Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。CRISPR-Cas9基因编辑技术，则是对靶向基因进行特定DNA修饰的技术，这项技术也是用于基因编辑中前沿的方法。

2020年3月2日，荷兰胡布勒支研究组在Nature Cell Biology杂志上发表文章Fast and efficient generation of knock-in human organoids using homology-independent CRISPR–Cas9 precision genome editing，利用非同源依赖的CRISR-Cas9技术快速高效地对人源类器官进行基因敲入，作者们将该技术命名为CRISPR–HOT(CRISPR-Cas9-mediated homology-independent organoid transgenesis)，为人源类器官的内源基因敲入提供了重要的工具平台。

二、类器官在研究疾病发生发展的机制中应用-基因编辑

2022年6月，日本科研团队在Gastric Cancer上发表了Potential therapeutic targets discovery by transcriptome analysis of an in vitro human gastric signet ring carcinoma model，利用基本编辑技术，敲出了正常胃癌类器官的CDH1基本，构建了E-钙粘蛋白的胃癌类器官模型。

三、单细胞测序中类器官技术应用

单细胞测序技术也是近年来受到青睐的明星技术，分别在2018年和2019年被 Science 期刊评为年度十da技术，被 Nature methods 评为年度方法。高通量单细胞测序技术通过对每个细胞遗传物质的分析，在单细胞分辨率下研究细胞的发育、分化，成为探索组织发育、肿瘤异质性等生物问题的重要方法。单细胞转录组测序与类器官结合，pubmed关键词搜索已经达到251篇，类器官技术极大推动了器官发育、肿瘤研究、药物筛选、临床研究等多个领域的发展。

2021年11月，德国科学家团队在 nature communication上发表了Single-cell analysis of patient-derived PDAC organoids reveals cell state heterogeneityand a conserved，文章构建了18个原发性胰腺导管腺癌和6个胰腺导管腺癌肝转移肿瘤类器官，通过10X genomic单细胞转录组测序比较分析肿瘤类器官和原发性 PDAC，鉴定共有细胞亚群，包括循环祖细胞和分化的分泌细胞亚群。“classical"细胞亚群为胰腺导管腺癌分化发育的最终形态。在基于活体成像的药物筛选实验中，发现“classical"亚群细胞基因表达，则对药物反应敏感。

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