1. “organoid”曾被人定义为“细胞器”（Duryee and Doherty，1954）

2. “organoid”也被用于代表具有复杂组织结构的肿瘤（Nesland et al. , 1985）

3. “organoid”现在被广泛定义为“类器官”，是指一种具有真实组织学规律排列的多种细胞的三维组合。

显微镜下海绵的细胞自发聚合分化

（图片来源：把科学带回家）

第一批哺乳动物的类器官产生于60多年前，以“分解再聚集”为指导方法，1952年Moscona等人制备了鸡中肾细胞悬液并尝试构建类器官。他们选用的组织来源于肾小管上皮细胞和间充质细胞，当这些细胞重新聚集和孵育时，上皮细胞首先聚集然后形成管状。这个实验证明了鸡胚细胞即使失去了原有的空间关系，也能在体外根据自身携带的某种信息完成自组装过程。尽管这种配列方式还比较简单，但仍然符合当下对于“类器官”的定义。
 

随后又有科学家研究不同物种之间的同一细胞能不能结合在一起？比如有研究人员将不同物种的心肌细胞混合在一起并同步跳动，进而又延伸出不同物种之间的不同细胞组合在一起能不能结合？通过科学家的探索发现组织特异性优先于物种特异性，原因可能是细胞已被确定用于形成特定的组织。
 

那细胞自组织行为是由细胞本身表观遗传信息单独决定还是需要其他诱导指令？1958年Auerbach和Grobstein又通过制备后肾间质细胞悬液待其重聚后进行培养。发现只有当具有诱导作用的组织接触后才会形成管状结构，由此又衍生出一系列研究探索类器官形成的机制。
 

Malcolm Steinberg首先提出粘附假说，进而延伸出这种粘附机制是否可以用最基础的热力学解释，是否是基于自由能最低的理论即同型细胞结合所降低的自由能最多，结构最稳定，而不同细胞混合结合降低的自由能相对较少，因此细胞混合物最终会形成同质群体。这样粘附性有强到弱的细胞团则按照由内到外的方式排列，但是这种理论在后续的研究中也遇到挑战。
 

尽管基础研究任重而道远，但是以上所有的研究都在表明从结果上来看，类器官有一个很明显的特征：自组织（Self-organization）。
 

类器官有多种构建方法。类器官来源于干细胞包括：多能胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）、诱导多能干细胞（IPSCs）和器官限制性成体干细胞（ASCs），可仅通过细胞本身携带的信息完成构建也可以通过支架系统诱导构建。

2009年，荷兰科学家Hans Clevers团队使用单个鼠Lgr5+肠干细胞，在体外自组织成具有隐窝-绒毛结构的肠道类器官。研究人员将单个Lgr5+肠干细胞包埋进基质胶（一种富含胞外基质蛋白的凝胶，提供接近体内的微环境，中国Mogengel公司生产及美国康宁公司生产）中。

Hans等（2009）提出的肠道类器官的制备方法，分离的肠道干细胞被含有特定分子信号的基质胶（Mogengel Cat.082703）包裹后增殖，迅速发生极化，形成小囊，其中一部分细胞进行对称分裂，产生干细胞后代，另一部分打破对称性发生分化。

但是，该类肠道类器官均培养于凝固的基质胶中，其肠绒毛被包裹于腔体内部，不利于肠道病毒的感染及免疫学等相关研究。中国农业科学院兰州兽医研究所刘光亮研究员的团队通过去除成熟的猪肠道类器官培养系统中的基质胶，将其悬浮培养后，原本肠绒毛内置的类器官发生极性反转，其绒毛展示于类器官外表面，从而成功获得肠绒毛外置的极性反转类器官。肠绒毛外翻后的3D类器官可在培养体系中与病原自由接触，完全符合生理状态下病原-宿主互作模式，其得到的结果也更为真实准确。相关研究成果在线发表在《病毒学杂志（Journal of Virology）》上。



参考文献