韓國全南國立大學基于3D干細胞球體和類器官的組織修復與再生策略

來源:韓國全南國立大學


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

在此，韓國全南國立大學Jangho Kim團隊綜述了近年來3D干細胞球體和類器官的諸多治療策略，包括組織修復和再生的工程技術(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細胞培養(yǎng)發(fā)展的時間軸和歷史起源（圖1）。隨后，詳細介紹了傳統(tǒng)2D干細胞培養(yǎng)、干細胞球體和類器官培養(yǎng)的工程學構(gòu)建方法，及其在組織修復和再生治療的研究進展。最后，作者指出提高干細胞移植的存活率和治療效率仍然是當前3D干細胞在改善治療方面亟待攻克的難題�；�于當前研究現(xiàn)狀，作者認為利用先進的工程學技術(shù)有望突破干細胞治療的局限性，提高細胞球和類器官的產(chǎn)量、大小及成熟度，最大化體現(xiàn)干細胞組織修復和再生治療效果，可謂挑戰(zhàn)與機遇并存。

圖1 3D細胞培養(yǎng)的歷史起源和發(fā)展時間表

文章解讀
1、3D干細胞球體培養(yǎng)的工程學構(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。干細胞球在組織修復和再生的研究包括骨組織、軟骨組織、神經(jīng)組織、血管、牙齒、皮膚等的修復與再生。

2、作者詳細羅列了干細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，并介紹了干細胞衍生的各種類器官在治療方面的研究進展。

3、干細胞球體可通過改善干細胞的分化和旁分泌作用來促進組織或器官再生，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。

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