人类疾病和发育中的干细胞衍生类器官

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器官型细胞培养系统的出现为成功建立个性化医学方法提供了一个路线图。器官型培养，也称为类器官，可以定义为来自多能干细胞或具有模仿能力的器官受限干细胞的三维(3D)结构在活的有机体内终末分化组织的结构和多谱系分化。他们的长期自我更新能力使他们有别于以往的“领域”文化分析。后者在过去几十年已经有报道，特别是作为肿瘤球培养。来自不同来源的器官模型可以满足当前分子肿瘤学、个性化医学和组织工程方法中需要的各种关键先决条件。这种独特的能力可以提供一个有效模拟给定器官复杂性的3D结构，提供了几个优势:(i)类器官高度可扩展，(ii)可以形成几乎所有组织，(iii)可以再现恶性转化，(iv)可以成功移植和成熟在活的有机体内至少在一些组织中是这样的，比如肠。这些优势的基础是由量身定做的相当复杂的体外文化条件，旨在镜像在活的有机体内环境。这甚至允许成体干细胞的克隆扩增来重建不同的器官特异性细胞类型，有效地重现人类组织结构。在最上面，相关的干细胞层次负责快速细胞周转和组织稳态保留，并允许对该层次的功能研究。研究最好的类器官系统起源于单个LGR5+肠道干细胞，自膨胀为隐绒毛状结构。数十项研究同时提供了概念证明，这种肠道类器官确实满足本文提到的所有要求。同时，对其他器官，包括胰腺、肺和大脑也进行了类似的研究。因此，“类有机化合物”被评为2017年度最佳方法也就不足为奇了。该领域的先驱研究者是汉斯·克利弗斯博士，他和他的同事们已经预见到了该方法的能力和临床价值。基于良好的临床前研究结果，一些工具已经被一家名为“HUB-Foundation Hubrecht Organoid Technology”的公司所使用。HUB为临床前药物发现和验证提供了活体生物样本格式的类器官(http://hub4organoids.eu）.未来的研究必须证明这些努力在实时改善病人护理方面的真正价值。总之，类器官不仅适用于疾病建模和药物验证，而且适用于研究组织发育、再生和跨多个器官的生态位组织和干细胞生态位。

在本期特刊中，我们欢迎综述和原创文章，重点关注从成人干细胞隔间或分化多能干细胞衍生的类器官。此外，我们鼓励报告“疾病特异性有机类论文”及其在模拟疾病、测试药物和评估发展变化方面的特殊优势。本特刊接受了四篇补充性综述文章，重点讨论了不同内胚层组织中类器官技术的进展和机遇。J. Kraiczy和M. Zilbauer概述了使用上皮类器官来研究健康和疾病肠道上皮类器官的潜在表观遗传学，而L. Schulte和同事专注于使用肠道类器官来解剖炎症性肠病。Tharehalli和同事概述了使用类器官建模肝癌的改进，M. Hohwieler等人举例说明了如何使用这种技术建模胰腺疾病和癌症。除评审文章外，还选择了7篇原创研究文章发表。研究工作涵盖了综述文章中总结的类有机化合物研究活动的范围。有四篇文章聚焦于胰腺疾病:A. Hennig和同事提出了使用CTFR表达来分类人胰腺癌类器官的证据，而S. Alcalá等人证明炭疽毒素受体1在这种癌症的干细胞富集亚群中富集。在另一项研究中，Herman实验室显示，抑制丝裂原激活的蛋白激酶和细胞外信号调节激酶(MEK)途径可以缓解胰腺癌细胞的迁移，这表明了一种潜在的治疗方式。最后，L. Perkhofer和同事表明胰腺导管类器官在致瘤转化中依赖Kras。 J. H. Jee and affiliates described a novel collagen-based matrix culture system for gastrointestinal tract-derived organoids. Z. Zhu et al. use intestinal organoids to provide compelling evidence that bacitracin can protect intestinal epithelial cells from the Clostridium difficile toxin TcdB. The study of L. Nguyen et al. is of particular interest, in which the authors describe the use of an isogenic three-dimensional nephron progenitor model that incorporates mesenchymal, endothelial, and renal progenitor cells. Taken together, this special issue provides a comprehensive collection of original research work utilizing these technologies for research advancements and is complemented by timely review articles on the subject summarizing recent advances of organoid cultures.

的利益冲突

编辑们声明他们对本期特刊的出版没有利益冲突。

致谢

我们感谢Purushomthama Rao Tata在本期特刊过程中超越编辑任务。

Stefan Liebau
Holger a·拉斯
亚历山大Kleger
Purushomthama Rao塔塔

版权

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