Nature：利用一種新的水凝膠在體外培養類器官
2016年11月17日/世聯博研(Bioexcellence)BIOON/--在一項新的研究中，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究人員開發出一種培養微型化身體器官的水凝膠，所培養出的微型化身體器官能夠用于臨床診斷和藥物開發之中。
類器官（organoid）是能夠在實驗室中利用人的干細胞培養出的微型器官。它們能夠被用來構建疾病模型，而且在未來可能被用來測試藥物或者甚至替換病人體內受損的組織。但是當前的類器官在一種標準化的可控方法中非常難以培養，其中這種方法是設計和使用它們的關鍵。如今，EPFL研究人員通過開發出一種正在申請專利的“水凝膠”而解決了這個問題，其中這種水凝膠提供一種完全可控的和可調整的方法來培養類器官。這一突破性發現于2016年11月16日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Designer matrices for intestinal stem cell and organoid culture”。
類器官需要一種三維支架
培養類器官是利用干細胞---它們能夠分化為人體中任何一種細胞類型的未成熟細胞，而且在組織功能和再生中發揮著關鍵作用---開展的。為了培養一種類器官，這些干細胞在三維水凝膠---含有促進干細胞更新和分化的生物分子混合物---內部進行培養。
這些水凝膠的作用是模擬這些干細胞的自然環境，給它們提供一種富含蛋白和糖的被稱作“胞外基質”的支架，在這種支架上，這些干細胞長出特定的身體組織。這些干細胞粘附到這種胞外基質水凝膠上，然后“自我組裝”成為視網膜、腎臟或腸道等微型器官。這些微型器官保持著實際器官中的關鍵特征，而且在開展人體臨床試驗之前，能夠被用來研究疾病或測試藥物。
但是當前的用來培養類器官的水凝膠是來自小鼠體內的，而且它們存在一些問題。首先，控制它們的批間組成是不可能的，這能夠導致干細胞表現不一致。其次，它們的生化復雜性使得很難對它們進行微調以便研究不同參數（如，生物分子，力學性質等）對類器官培養的影響。最終，這些水凝膠能夠攜帶病原體或免疫原，這意味著它們不適合培養用于診所中的類器官。
一種水凝膠
EPFL生物工程研究所Matthias Lütolf實驗室開發出一種人工合成的“水凝膠”，從而避免常規的天然來源的水凝膠存在的限制。這種正在申請專利中的水凝膠是由水和聚乙二醇（polyethylene glycol）組成的，其中聚乙二醇是一種如今受到廣泛使用的存在多種形式的物質。
論文第一作者Nikolce Gjorevski和他的同事們利用這種水凝膠讓腸道干細胞長出一種微型腸道。這種功能性的水凝膠不僅是一種目標，而且也是鑒定影響這些干細胞擴增和培養類器官的能力的因子。通過仔細地調整這種水凝膠的性質，他們發現這種類器官形成過程的不同階段需要不同的力學環境和生物組分。
一個這樣的因子是纖連蛋白（fibronectin），它協助這些干細胞附著到這種水凝膠中。Lütolf實驗室發現這種附著本身在培養類器官中發揮著非常重要的作用，這是因為它提供許多信號給它們，告訴它們生長和產生一種類似腸道的結構。研究人員也發現這種水凝膠的物理硬度在調節腸道干細胞行為中發揮著一種不可或缺的作用，從而有助認識細胞如何能夠感知和處理物理刺激，并對這些物理刺激作出反應。這種認識是特別有價值的---盡管生化信號對干細胞的影響是為人所熟知的，但是物理因子的影響是個謎。
鑒于這種水凝膠是人造的，因此控制它的化學組成和關鍵性質以及確保批間一致性是比較容易的。而且因為它是人工制造的，所以它不會產生任何感染風險或觸發免疫反應。同樣地，它提供一種方式將類器官從基礎研究轉移到未來的制藥和臨床應用之中。
Lütolf實驗室如今正在研究其他的干細胞類型以便將他們的水凝膠的這些優勢性能應用到其他的組織中。（世聯博研(Bioexcellence) 世聯博研Bioexcellence）
本文系世聯博研(Bioexcellence)原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載世聯博研(Bioexcellence)APP。
Designer matrices for intestinal stem cell and organoid culture
Nikolce Gjorevski, Norman Sachs, Andrea Manfrin, Sonja Giger, Maiia E. Bragina, Paloma Ordó?ez-Morán, Hans Clevers & Matthias P. Lutolf
doi:10.1038/nature20168
在一項新的研究中，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究人員開發出一種培養微型化身體器官的水凝膠，所培養出的微型化身體器官能夠用于臨床診斷和藥物開發之中。
類器官（organoid）是能夠在實驗室中利用人的干細胞培養出的微型器官。它們能夠被用來構建疾病模型，而且在未來可能被用來測試藥物或者甚至替換病人體內受損的組織。但是當前的類器官在一種標準化的可控方法中非常難以培養，其中這種方法是設計和使用它們的關鍵。如今，EPFL研究人員通過開發出一種正在申請專利的“水凝膠”而解決了這個問題，其中這種水凝膠提供一種完全可控的和可調整的方法來培養類器官。這一突破性發現于2016年11月16日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Designer matrices for intestinal stem cell and organoid culture”。
類器官需要一種三維支架
培養類器官是利用干細胞---它們能夠分化為人體中任何一種細胞類型的未成熟細胞，而且在組織功能和再生中發揮著關鍵作用---開展的。為了培養一種類器官，這些干細胞在三維水凝膠---含有促進干細胞更新和分化的生物分子混合物---內部進行培養。
這些水凝膠的作用是模擬這些干細胞的自然環境，給它們提供一種富含蛋白和糖的被稱作“胞外基質”的支架，在這種支架上，這些干細胞長出特定的身體組織。這些干細胞粘附到這種胞外基質水凝膠上，然后“自我組裝”成為視網膜、腎臟或腸道等微型器官。這些微型器官保持著實際器官中的關鍵特征，而且在開展人體臨床試驗之前，能夠被用來研究疾病或測試藥物。
但是當前的用來培養類器官的水凝膠是來自小鼠體內的，而且它們存在一些問題。首先，控制它們的批間組成是不可能的，這能夠導致干細胞表現不一致。其次，它們的生化復雜性使得很難對它們進行微調以便研究不同參數（如，生物分子，力學性質等）對類器官培養的影響。最終，這些水凝膠能夠攜帶病原體或免疫原，這意味著它們不適合培養用于診所中的類器官。
一種水凝膠
EPFL生物工程研究所Matthias Lütolf實驗室開發出一種人工合成的“水凝膠”，從而避免常規的天然來源的水凝膠存在的限制。這種正在申請專利中的水凝膠是由水和聚乙二醇（polyethylene glycol）組成的，其中聚乙二醇是一種如今受到廣泛使用的存在多種形式的物質。
論文第一作者Nikolce Gjorevski和他的同事們利用這種水凝膠讓腸道干細胞長出一種微型腸道。這種功能性的水凝膠不僅是一種目標，而且也是鑒定影響這些干細胞擴增和培養類器官的能力的因子。通過仔細地調整這種水凝膠的性質，他們發現這種類器官形成過程的不同階段需要不同的力學環境和生物組分。
一個這樣的因子是纖連蛋白（fibronectin），它協助這些干細胞附著到這種水凝膠中。Lütolf實驗室發現這種附著本身在培養類器官中發揮著非常重要的作用，這是因為它提供許多信號給它們，告訴它們生長和產生一種類似腸道的結構。研究人員也發現這種水凝膠的物理硬度在調節腸道干細胞行為中發揮著一種不可或缺的作用，從而有助認識細胞如何能夠感知和處理物理刺激，并對這些物理刺激作出反應。這種認識是特別有價值的---盡管生化信號對干細胞的影響是為人所熟知的，但是物理因子的影響是個謎。
鑒于這種水凝膠是人造的，因此控制它的化學組成和關鍵性質以及確保批間一致性是比較容易的。而且因為它是人工制造的，所以它不會產生任何感染風險或觸發免疫反應。同樣地，它提供一種方式將類器官從基礎研究轉移到未來的制藥和臨床應用之中。
Lütolf實驗室如今正在研究其他的干細胞類型以便將他們的水凝膠的這些優勢性能應用到其他的組織中。（世聯博研(Bioexcellence) 世聯博研Bioexcellence）
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Designer matrices for intestinal stem cell and organoid culture
Nikolce Gjorevski, Norman Sachs, Andrea Manfrin, Sonja Giger, Maiia E. Bragina, Paloma Ordó?ez-Morán, Hans Clevers & Matthias P. Lutolf
doi:10.1038/nature20168
