韓國(guó)全南國(guó)立大學(xué)基于3D干細(xì)胞球體和類器官的組織修復(fù)與再生策略

來源:韓國(guó)全南國(guó)立大學(xué)


傳統(tǒng)的2D單層細(xì)胞培養(yǎng)缺乏生理相關(guān)性，很難模擬器官功能的關(guān)鍵特征，預(yù)測(cè)能力較差。為解決這一困境，科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向了3D細(xì)胞培養(yǎng)。其中，基于干細(xì)胞的3D球體和類器官有助于指導(dǎo)干細(xì)胞的特定功能、生長(zhǎng)和發(fā)生，可近生理模擬細(xì)胞-細(xì)胞、細(xì)胞-基質(zhì)之間的相互作用，在組織修復(fù)和再生領(lǐng)域顯示了巨大的應(yīng)用潛力。

在此，韓國(guó)全南國(guó)立大學(xué)Jangho Kim團(tuán)隊(duì)綜述了近年來3D干細(xì)胞球體和類器官的諸多治療策略，包括組織修復(fù)和再生的工程技術(shù)，綜述以題為“Therapeutic strategies of three-dimensional stem cell spheroids and organoids for tissue repair and regeneration”發(fā)表在Bioactive Materials上。首先，作者介紹了3D細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展的時(shí)間軸和歷史起源（圖1）。隨后，詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)2D干細(xì)胞培養(yǎng)、干細(xì)胞球體和類器官培養(yǎng)的工程學(xué)構(gòu)建方法，及其在組織修復(fù)和再生治療的研究進(jìn)展。最后，作者指出提高干細(xì)胞移植的存活率和治療效率仍然是當(dāng)前3D干細(xì)胞在改善治療方面亟待攻克的難題。基于當(dāng)前研究現(xiàn)狀，作者認(rèn)為利用先進(jìn)的工程學(xué)技術(shù)有望突破干細(xì)胞治療的局限性，提高細(xì)胞球和類器官的產(chǎn)量、大小及成熟度，最大化體現(xiàn)干細(xì)胞組織修復(fù)和再生治療效果，可謂挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。

圖1 3D細(xì)胞培養(yǎng)的歷史起源和發(fā)展時(shí)間表

文章解讀
1、3D干細(xì)胞球體培養(yǎng)的工程學(xué)構(gòu)建方法包括懸滴法、孔板法、旋轉(zhuǎn)法、以及基于水凝膠、磁體、微流控技術(shù)的研究方法。干細(xì)胞球在組織修復(fù)和再生的研究包括骨組織、軟骨組織、神經(jīng)組織、血管、牙齒、皮膚等的修復(fù)與再生。

2、作者詳細(xì)羅列了干細(xì)胞類器官成熟的工程技術(shù)，包括基于微孔陣列、微流控、生物反應(yīng)器、水凝膠等多種研究手段，并介紹了干細(xì)胞衍生的各種類器官在治療方面的研究進(jìn)展。

3、干細(xì)胞球體可通過改善干細(xì)胞的分化和旁分泌作用來促進(jìn)組織或器官再生，無需具備完全分化的器官特征，而類器官則具有完全分化的器官特征。換而言之，球體主要用于組織再生，而類器官主要用于器官功能恢復(fù)。

文章來源：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.03.039