類器官（Organoid）是指利用(yòng)成體(tǐ)幹細胞或多(duō)能(néng)幹細胞進行體(tǐ)外三維培養而形成的具(jù)有(yǒu)一定空間結構的組織類似物(wù)，其與對應的人類器官擁有(yǒu)高度相似的組織學(xué)特征，并能(néng)重現該器官的生理(lǐ)功能(néng)，因此也被稱為(wèi)“微型器官（Mini-Organ）”。
根據細胞來源的不同，類器官的來源主要有(yǒu)成體(tǐ)幹細胞（Adult stem cell，ASC）和多(duō)能(néng)幹細胞（Pluripotent stem cell，PSC）兩種；PSC又(yòu)分(fēn)為(wèi)胚胎幹細胞（Embryonic stem cell，ESC）和誘導多(duō)能(néng)幹細胞（induced Pluripotent stem cell，iPSC）。多(duō)能(néng)幹細胞（PSCs）是具(jù)有(yǒu)無限自我更新(xīn)并分(fēn)化為(wèi)幾乎所有(yǒu)器官特異性的細胞類型，其中(zhōng)，胚胎幹細胞ESCs是來源于囊胚期内細胞團的全能(néng)幹細胞，因其應用(yòng)涉及到倫理(lǐ)問題導緻使用(yòng)受限；成體(tǐ)幹細胞（ASCs）通常來源于患者的活檢組織，分(fēn)化能(néng)力有(yǒu)限并且ASCs類器官一般僅含有(yǒu)器官的上皮部分(fēn)，缺乏基質(zhì)、神經和血管系統，培養體(tǐ)系相對比較簡單。
患者來源的類器官（Patient-derived organoid，PDO）是成體(tǐ)幹細胞來源的類器官的一種，常用(yòng)于腫瘤患者的疾病建模、研究與藥物(wù)篩選，狹義上常常被稱為(wèi)“腫瘤類器官”。腫瘤類器官可(kě)保留腫瘤組織的生物(wù)學(xué)特征，多(duō)次傳代後，具(jù)有(yǒu)基因組穩定、培養周期短等優勢，可(kě)作(zuò)為(wèi)腫瘤研究的理(lǐ)想模型。
20世紀初，科(kē)研工(gōng)作(zuò)者進行了體(tǐ)内組織的體(tǐ)外培養嘗試，由于有(yǒu)限的技(jì )術手段和對組織發育機理(lǐ)了解的不足，相關研究進展緩慢。直到2009年，Hans Clevers和其實驗室的博士後Toshiro Sato用(yòng)來源于小(xiǎo)鼠腸道的成體(tǐ)幹細胞（Lgr5+腸道幹細胞）在體(tǐ)外培育出首個具(jù)有(yǒu)隐窩狀和絨毛狀上皮區(qū)域的三維結構，從此揭開了類器官作(zuò)為(wèi)幹細胞、發育、新(xīn)藥研發以及轉化醫(yī)學(xué)領域的重要工(gōng)具(jù)的序幕。
随着類器官研究的不斷深入，包括小(xiǎo)腸、胃、結腸、肺、膀胱、大腦、肝髒、胰腺、腎髒、卵巢、食道、心髒等在内的多(duō)種髒器類器官及對應的腫瘤類器官被成功構建，并在此基礎上開展了藥物(wù)敏感性、藥物(wù)篩選等實驗。
類器官的重要應用(yòng)領域
類器官在新(xīn)藥研發中(zhōng)的應用(yòng)
衆所周知，研發周期長(cháng)、風險高、費用(yòng)高是新(xīn)藥研發的三大特征。在新(xīn)藥研發過程中(zhōng)使用(yòng)的2D細胞模型、傳統動物(wù)模型存在局限性，難以準确預測藥物(wù)對人類的真正影響。
類器官由于自身的生長(cháng)特性，使得其與生理(lǐ)條件下組織器官的組織學(xué)特征更為(wèi)相似，有(yǒu)很(hěn)高的人源性和近生理(lǐ)性，因此類器官藥篩結果的臨床相關性更強；此外相比于傳統動物(wù)模型，類器官構建成功率高、培養速度快，用(yòng)于藥物(wù)篩選的通量更大，效率更高。
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類器官在臨床藥敏檢測中(zhōng)的應用(yòng)
使用(yòng)來源于患者自身腫瘤組織的類器官，在體(tǐ)外進行抗癌藥物(wù)篩選，進而預測抗癌藥物(wù)對患者的有(yǒu)效性是臨床藥敏檢測的重要内容。相比基于傳統的2D細胞或PDX等模型的檢測方法，類器官能(néng)夠實現和患者的匹配，再現原始腫瘤的病理(lǐ)學(xué)特征，因此藥敏檢測的準确性有(yǒu)明顯提升；同時，由于類器官培養高效，短時間内（4-6周）構建效率可(kě)達30%以上，滿足患者在窗口期需要診療方案的迫切之勢。正因如此，近年來出台的《類器官藥物(wù)敏感性檢測指導腫瘤精(jīng)準治療臨床應用(yòng)專家共識（2022年版）》、《腫瘤類器官診治平台的質(zhì)量控制标準中(zhōng)國(guó)專家共識（2022年版）》等專家共識均強調類器官在藥敏檢測中(zhōng)的重要性。
類器官在再生醫(yī)學(xué)當中(zhōng)的作(zuò)用(yòng)
未來，可(kě)以通過類器官繁殖的幹細胞群取代受損或者患病的組織，如：使用(yòng)這項技(jì )術，采用(yòng)CRISPR/Cas9能(néng)夠糾正體(tǐ)外遺傳異常并能(néng)夠将健康的轉基因細胞再次回輸入患者體(tǐ)内，并在後期整合入組織内，達到徹底治愈病症的目的。
類器官培養的一般流程、問題和解決方案
類器官培養一般分(fēn)為(wèi)以下幾步
（以PDO的構建為(wèi)例）：
1、臨床樣本的獲取
将臨床組織樣本放入含有(yǒu)器官保存液的取樣瓶中(zhōng)，在4℃條件下将樣品取回。
2、配置細胞或細胞團懸液
對取回的樣品進行消毒、機械破碎和組織消化液處理(lǐ)，得到單細胞或細胞團懸液。由于消化成單細胞對細胞活性損傷非常大，同時單細胞增值比較慢，因此對于少見的珍貴臨床樣本除非有(yǒu)特殊實驗需求，一般建議消化成細胞團以提高後續培養中(zhōng)的類器官構建成功率。但是細胞團的大小(xiǎo)需要嚴格控制。細胞團太小(xiǎo)或太大，都會導緻構建成功率降低。Countstar Mira FL全自動細胞熒光分(fēn)析儀可(kě)以對細胞和細胞團的數量、大小(xiǎo)和細胞活率進行測定，實現對樣品的質(zhì)控。
3、鋪闆培養
将得到的細胞或細胞團進行離心清洗，與基質(zhì)膠按一定比例混合，鋪在相應規格的孔闆中(zhōng)（96孔闆或24孔闆），每孔加入一定體(tǐ)積的培養基進行培養。
4、類器官的生長(cháng)監控和鑒定
由于類器官内部缺乏循環系統，當類器官的尺寸較大時，靠近中(zhōng)心的細胞難以和外界進行氧氣和營養成分(fēn)的交換，死亡的細胞就越多(duō)。在培養的過程中(zhōng)，需要控制類器官的大小(xiǎo)在合理(lǐ)範圍之内。使用(yòng)Countstar Castor S1高通量智能(néng)3D細胞分(fēn)析儀可(kě)以對生長(cháng)中(zhōng)的類器官進行拍照和分(fēn)析，随時監控類器官的形态特征。
對于類器官的鑒定，初步可(kě)以通過形态觀察，看類器官是否形成典型的結構特征；然後可(kě)以用(yòng)Western Blot、qRT-PCR、免疫熒光、流式細胞術檢測該類器官是否表達相應的biomarker；基因測序可(kě)以鑒定所培養的類器官是否有(yǒu)某些特征丢失；對于部分(fēn)類器官，還可(kě)以檢測其是否具(jù)有(yǒu)功能(néng)，例如：已有(yǒu)研究檢測出胃類器官可(kě)以分(fēn)泌胃酸，心髒類器官可(kě)以自主跳動等。通過鑒定的類器官就可(kě)用(yòng)于進行下遊的藥敏藥效等功能(néng)分(fēn)析。
5、類器官功能(néng)分(fēn)析
使用(yòng)Countstar Castor S1高通量智能(néng)3D細胞分(fēn)析儀可(kě)以進行類器官的藥敏檢測、類器官的熒光死活分(fēn)析及3D類器官殺傷分(fēn)析等實驗。
藥敏檢測
大多(duō)數用(yòng)于癌症治療的藥物(wù)具(jù)有(yǒu)較強毒副作(zuò)用(yòng)，若能(néng)因人施藥，精(jīng)準用(yòng)藥不僅能(néng)夠減少藥物(wù)對患者帶來的毒副作(zuò)用(yòng)，提升治療效果，而且還能(néng)極大的節約治療成本，具(jù)有(yǒu)重大的現實意義與應用(yòng)價值。
膽管癌類器官藥敏檢測：
● 臨床原代樣本培養至第五天加藥
● 檢測組：順鉑、吉西他(tā)濱（設置複孔、對照組），用(yòng)藥三天後使用(yòng)Castor S1進行拍照分(fēn)析。
類器官熒光死活分(fēn)析
利用(yòng)死活染色試劑（如AOPI）對培養的類器官或腫瘤球進行染色，并使用(yòng)Countstar Castor S1高通量智能(néng)3D細胞分(fēn)析儀進行熒光成像，得到培養類器官或加藥處理(lǐ)後的死活細胞分(fēn)布與空間定位，有(yǒu)利于更加精(jīng)确高效的進行藥物(wù)篩選。
3D類器官殺傷分(fēn)析
患者來源的類器官 (PDO) 是一個非常強大和有(yǒu)效的模型，用(yòng)于藥物(wù)篩選和預測患者對治療方案的反應。高通量成像平台通過對細胞在時間 / 空間維度上的分(fēn)析，幫助您了解更多(duō)的生物(wù)學(xué)信息和生理(lǐ)信息。
類器官作(zuò)為(wèi)一個新(xīn)興的技(jì )術，在科(kē)學(xué)研究和産(chǎn)業應用(yòng)領域潛力巨大。随着類器官培養系統以及類器官實驗開發技(jì )術的不斷發展，類器官的重要性變得越來越高，應用(yòng)的範圍變得越來越廣。
艾力特生物(wù)科(kē)技(jì )生産(chǎn)的Countstar Mira FL全自動細胞熒光分(fēn)析儀和新(xīn)一代Countstar Castor S1高通量智能(néng)3D細胞分(fēn)析儀可(kě)廣泛用(yòng)于類器官樣品構建，質(zhì)控和類器官功能(néng)分(fēn)析領域，幫助客戶實現基于類器官的藥敏藥效分(fēn)析、細胞死活分(fēn)析及3D細胞殺傷分(fēn)析等工(gōng)作(zuò)，助力類器官在生命科(kē)學(xué)領域的快速發展，加快類器官應用(yòng)的産(chǎn)業化發展。
