深度对话丨精准治疗时代下类器官技术的应用

发表时间:2021-11-19 14:32作者:SOUTHMED
类器官(organoids)作为前沿的体外模型,在干细胞与发育、再生医学、疾病研究、药物开发和精准医疗等多个领域拥有广泛的应用前景。2021年1月,类器官技术作为生命科学领域前沿科技被“十四五”国家重点研发计划列为首批重点专项。

随着技术不断突破,应用场景的不断拓展,类器官在精准医学领域的转化应用已成为最具活力的热点领域。

在2021年疾病模型分会类器官学组年会暨类器官精准医学病例大赛召开之际,两位类器官技术领域大咖,粤港澳精准医学研究院(广州)、复旦大学生命科学学院院长林鑫华教授和南方医科大学南方医院、广东省精准医学应用学会类器官学组组长李刚教授就类器官技术进行了一次深度对话。




01

Q

李刚教授:在类器官体系化的十年间,技术层面经历了怎样的变革?获得了哪些突破性进展?

林鑫华教授:距Hans Clevers成功培养出小肠类器官已经过去了十余年,这段时间内类器官的技术层突破主要有两个方面。

首先是成体干细胞来源的多种类器官培养体系的建立。用活跃的成体干细胞组织培养类器官是沿用至今的技术。

第二个重要的突破是多能干细胞诱导分化的类器官培养模式的建立。美国辛辛那提儿童医院的James Wells博士于2013年首次使用诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS,iPSC)技术培养类器官,该理论及方法使得很多成体干细胞不够活跃的成体组织如脑组织、心脏组织也可以通过诱导性多能干细胞进行类器官培养。

经过不断发展,这两个主要的培养模式让今天的科研工作者几乎能构建所有我们需要的、不同来源的类器官模型。

除此之外是类器官应用层面的突破,类器官技术的应用从早期的形态学研究已经拓展到了现在的药敏研究、生理学研究,类器官的功能性研究等方面。


02


Q

李刚教授:来源于成体干细胞、iPS、甚至是胚胎干细胞的体外3D培养物是否都属于类器官的范畴?

林鑫华教授:无论从生物学还是医学的角度出发,这些3D培养物都可以归类为类器官。首先,类器官最重要的特征是干细胞衍生的、具有自我更新、自我修复、自我重建能力的体外3D培养物,所以无论是成体干细胞、iPS、胚胎干细胞来源的体外3D培养物都属于类器官的范畴。此外,组织来源的类器官,特别是肿瘤组织来源的体外3D培养物也体现出类器官的特征,也可以归类为类器官。


03

Q

李刚教授:您如何看待类器官技术在精准医学领域的应用前景?

林鑫华教授:目前,精准医学主要用于解决肿瘤诊疗问题。肿瘤诊疗难以攻克主要是由个体差异、肿瘤的异质性等原因造成的。肿瘤的分类、个体微环境等原因导致肿瘤表达形式、药物反应的差异。过去,我们常常使用细胞模型、小鼠模型来预测患者的用药反应,但存在与患者实际结果不一致的问题。


一方面,肿瘤类器官能重现肿瘤的生理功能、肿瘤发生发展过程,使得特异性的血清标志物检测成为可能,进而促进相关的肿瘤分类研究及靶向药物的研发。


第二个方面,针对肿瘤的大数据分析挖掘尚未足够深入,未来可以通过不同类型、不同亚型的肿瘤类器官活体库与多组学技术、数据的整合为靶点发现、药物筛选,特别是靶向药物的筛选打下良好基础。


04

Q

李刚教授:作为粤港澳精准医学研究院的领军者,您对研究院的发展规划有怎样的思考?类器官精准医学在您的规划中处于怎样的地位?

林鑫华教授:精准医学是粤港澳精准医学研究院的标志和定位,精准医学的发展发展依赖于两个方面:


第一是大数据,大数据通过临床样本的检测、人类队列的研究、以及数据整合为精准医学的研究带来希望。通过建库,将类器官技术与多组学(蛋白质组学、代谢组学、表观组学单细胞等)的整合是复旦大学的优势。复旦大学于2017年建立了人类表型组研究院,为相关研究建立起了平台。粤港澳精准医学研究院也会为精准医学研究如类器官技术提供新的数据分析、多组学整合的平台,让相关精准医学数据能得到充分利用。


第二,我认为精准医学的核心是精准医学模型的建立,目前各种各样的疾病模型尚未能满足需求。类器官是一个突破性的模型,能通过不同来源组织进行建模,应用于药物敏感性、耐药性、微生物及病毒的作用机制研究等医学领域。当然,类器官在大数据分析和整合以及完善模型方面还有很多工作要做。希望未来基础研究、临床应用之间能加强互动和合作,形成类器官技术从基础发现到临床应用的技术通路。

李刚教授:感谢林鑫华教授的精彩分享,希望未来广东省精准医学应用学会模型分会类器官学组能与粤港澳精准医学研究院能加强互动和合作,为类器官技术的发展做贡献。



南方医学网作为支持媒体,对“广东省精准医学应用学会疾病模型分会类器官学组年会暨第二届类器官精准医学病例大赛”进行了线上直播,播放量累计3.5w+人次。目前回放通道已开通,欢迎大家扫码观看精彩回放视频。

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