当然,为了保证细胞分化过程中条件稳定可控,这些分化都是在“二维”条件下贴壁完成的。如果使用类器官体的培养方式进行分化呢?研究者们却在这个问题面前望而却步,认为多能干细胞太灵活,若是使用三维的培养方法,细胞与细胞之间的相互干扰,势必会影响分化的效率,最终只能得到“四不像”的结果。 纸上得来终觉浅,须知此事要躬行。虽然有着以上这些顾虑,仍旧有研究者义无反顾的进行了尝试。第一个吃螃蟹的人就是日本研究者笹井芳樹(Yoshiki Sasai)教授。笹井教授在2008年发表的第一篇文章中研发了一种被他称为SFEBq(serum-free floating culture of embryoid body-like aggregates with quick reaggregation,无血清悬浮培养快速再聚集拟胚体样细胞聚集体)的特殊方法对胚胎干细胞进行诱导。 这种方法的名字晦涩难懂,简单来说就是通过悬浮培养由干细胞聚集形成的“小球”(被称为拟胚体,embryonic body),并在早期适当的加入一定量的生长因子诱导(而非在细胞培养全程进行强制性的诱导),细胞的聚集体可以自发的形成与皮层类似的结构。
虽然仅仅是皮层类似的结构,“小球”们还不具有其他的脑部结构,同时笹井教授也并未在文中提到类器官体一词,不过大家还是公认,这篇文章是新型类器官体研究的开山作之一。 方兴未艾的类器官体研究 得到这一结果的笹井教授十分兴奋,并且对于是否能够将这种方法应用于更多生物体脑区的体外建立跃跃欲试。 在2011年和2012年,笹井教授连续发表了两篇文章,介绍了他分别使用小鼠和人类胚胎干细胞通过SFEBq方法获得了与视网膜类似的结构。这两篇文章的亮点不仅仅在于证明了SFEBq方法在神经系统类器官体研究上的普适性,更在结果当中指出虽然人类视网膜类似结构与小鼠的培养方式相类似,但是人干细胞分化所需时间更长,分化出的结构体积更大,同时存在更多类型的细胞。这一结果充分说明了,只要使用了恰当的分化条件,类器官体的分化可以在一定程度上可以很好的模拟器官的在体发育过程,为部分复杂疾病的发病机制提供线索。
不知是否是受到笹井教授08年工作的启发,还是真如各大新闻报道中说的有如神助的巧合,在2013年夏天,Juergen A. Knoblich教授及其实验室的博士后Madeline Lancaster在自然杂志上发表了一个轰动性的结果,他们通过特定的分化条件,得到了具有视网膜,背侧皮层,腹侧前脑,中脑-菱脑分界,脉络丛和海马等区域的类大脑器官体,并且这些区域的发育也具有与在体类似的过程。看到这么多的大脑结构都可以在他们的培养当中以具有一定空间特异的方式重现,人们不禁惊呼果然是“迷你大脑”呀。 “迷你大脑”不仅可以在时空上很好的模拟大脑多个区域的分化过程,Lancaster博士还在文章中巧妙利用了诱导多功能干细胞的特性,通过对头小畸形病人的诱导多功能干细胞进行诱导,发现他们得到的类脑器官可以较好的作为头小畸形疾病的研究模型,同时可以对其进行模拟治疗。 当然了,如火如荼的类器官体研究不仅仅在神经科学领域取得了很多突破性的成果,在生物体的诸如消化系统,泌尿系统的器官模拟上也取得了许多重大成果。
类器官体的未来前景 自2008年以来,类器官体的研究愈来愈被人们所重视,原因当然不仅仅在于类器官体的模拟能力,可以很好的有助于人们对器官发育的进一步了解,atv,更重要的原因是类器官体在疾病治疗方面的潜能逐渐被发掘。 现今的疾病研究,很大一部分依赖于动物模型的建立,但是很多疾病由于动物模型难以获取或者动物模型与人类之间的差异,导致研究的困难。诱导性多功能干细胞与类器官体培养方式相互结合,可以很好的解决以上问题。当然了,atv,这也就要求人们发现更多类型的类器官体的培养方法。 (责任编辑:本港台直播) |