揭秘类器官:距离真实器官还有多远?干细胞技术能否重构大脑?  第1张

医学研究领域中,组织器官的成长与人体功能的发挥持续受到关注。过往,多数类器官模型局限于单一组织类型,但人体正常功能的发挥依赖于多种组织的互动与合作,这一矛盾亟待克服。

类器官研究现状

当前多数类器官模型较为单一,缺乏对多种组织间相互作用的再现。以神经、肌肉和骨骼为例,它们在人体内紧密配合,但现有研究模型往往未对此种协作给予足够关注。这一现状为科学研究设置了重重障碍,因为众多生理现象和疾病机理均源于多种组织的相互作用。因此,科学家在研究多组织相关疾病的发生与发展全过程中面临较大困难。

观察现实情况,无论是常见疾病还是复杂疾病,深入探究其病理机制,均需依赖更为全面的类器官模型。单独一种类型的类器官,通常难以满足这一需求。

共发育策略突破

近期研究取得重大突破,研究人员采用了一种名为共发育的策略。此策略促使肌肉、骨骼和神经的组织细胞同步生长。该过程在统一的培养环境中即可完成。实验中,研究人员培育出了数毫米大小的类器官组织。在这些组织内,他们成功识别了这三种组织的细胞。这一发现为探索人体组织健康的发展开辟了新的研究方向。

这一研究成果有助于揭示人体内部不同组织的秘密,诸如神经元的生成和神经调节肌肉收缩的机制。与以往方法相比,这种模拟生命自组织过程的手段更为简便且效率更高。

关节炎疾病研究

该模型在疾病研究领域展现出显著优势,科学家们借助其深入研究了关节炎疾病中神经肌肉骨骼轴的异常情况。关节炎作为一种普遍存在的疾病,其病理研究以往未能建立全面模型。此次,研究者通过应用新型类器官模型,揭示了骨骼变性后神经肌肉的结构与功能变化。这一发现有助于更全面地认识关节炎的发病原理,并有望为未来新疗法的研发和提升关节炎患者生活质量带来积极影响。

技术实现过程

向阳飞科学家指出,hNMSOs在组装不同类器官的方法上与先前有所不同。该策略采用多谱系共发育技术,成功促使三种不同组织分化。这一过程揭示了细胞具备显著的自我组织能力。比如,即便没有外部引导,神经、肌肉和骨骼组织也能自发地形成独立区域,并维持相互间的联系。

观察发现,经过大约三周的培养,原本统一的球形拟胚体分化为两个不同的结构区。进一步培养至约一个月,这些类器官便显现出神经、肌肉和骨骼等三个特定的区域。这一现象表明,在适宜的环境下,细胞具备强大的自组织能力,能够高效地实现多组织的培育。

多学科交叉需求

达成这一研究目标,干细胞技术尚显不足。研究进展中,涉及多学科技术的融合,诸如生物材料支架和适用于大型器官培养的反应器等,均至关重要。以脑类器官研究为例,必须关注其功能的复杂性。目前,国内外利用现有技术制备的脑类器官,与实现人脑般复杂的高级脑功能仍有较大差距。此外,这基本排除了伦理方面的顾虑,然而,随着技术的进步,技术发展与伦理平衡成为各方需关注的焦点之一。

公众误解与研究方向

公众对干细胞研究及类器官技术存在认识偏差。科学家需深入思考、严谨研究,以提供更贴近现实的体外器官模型技术。当前,类器官技术因其能体现人类乃至个体特有的遗传背景,已在疾病机制及靶点发现等领域展现出显著的应用前景。这一进展对医学研究的未来发展具有重大促进作用。

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