在過去幾年里，“類器官（Organoids）”這個名詞逐漸興起，直到被Nature Method評為2017年生命科學(xué)領(lǐng)域的年度技術(shù)，類器官才成為科學(xué)研究的“新寵”。所謂類器官，就是有組織結(jié)構(gòu)的三維器官模型，相比于傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)，三維類器官更接近體內(nèi)組織環(huán)境，能夠模擬真實器官的一部分結(jié)構(gòu)和功能，具有更接近生理細(xì)胞的組成和行為、更穩(wěn)定的基因組，更適合于生物轉(zhuǎn)染和高通量篩選等優(yōu)勢。
目前，科學(xué)家們在類器官構(gòu)建上已取得不錯的成果，先后培育出了大量具有部分關(guān)鍵生理結(jié)構(gòu)和功能的類器官模型，如肺類器官、肝臟類器官、腸類器官、胰腺類器官、腎類器官等。當(dāng)然，好的類器官離不開優(yōu)秀的成像系統(tǒng)，以獲得清晰的圖像和定性定量分析數(shù)據(jù)。CQ1是Yokogawa（日本橫河）于2014年推出的雙轉(zhuǎn)盤高內(nèi)涵分析系統(tǒng)，系統(tǒng)配備了最新一代微透鏡型雙轉(zhuǎn)盤共聚焦掃描模塊（CSU-W1），在成像效果、成像速度等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。同時得益于優(yōu)秀的整體光路設(shè)計，系統(tǒng)具有更高的光利用率，在保證成像質(zhì)量和成像速度的前提下，實現(xiàn)更低的光漂白和光毒性，在類器官研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
利用CQ1的雙轉(zhuǎn)盤共聚焦掃描技術(shù)，能夠快速、精確地對類器官進行三維掃描，實現(xiàn)對類器官形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察鑒定。下面讓我們來一睹CQ1系統(tǒng)下類器官的風(fēng)采：
 
德國科學(xué)家構(gòu)建的小腸類器官（左）和結(jié)腸類器官（右），圖像為最大強度投影，于20x物鏡下拍攝
無獨有偶，類器官的構(gòu)建及研究在國內(nèi)也正如火如荼的進行中，取得了飛速的發(fā)展。近期，康寧亞洲（上海）技術(shù)中心采用Transwell培養(yǎng)技術(shù)成功構(gòu)建由IPSCs誘導(dǎo)形成的腎臟類器官。同時，配合CQ1的高通量篩選功能，從大量樣本中高效、快速地篩選出了具有功能結(jié)構(gòu)的腎臟類器官,這些類器官在體外重現(xiàn)了多個腎功能單位，包括腎小球足細(xì)胞（NPHS-1）、近端小管（LTL）、集合管（ECAD/GATA3）、內(nèi)皮細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)（CD31）等。
Transwell培養(yǎng)形成的兩組腎臟類器官，分別于20x物鏡（左）和40x物鏡（右）下拍攝（Samples were provided by Conrning. Inc）
就目前類器官領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢來說，類器官的興起為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提供了全新的技術(shù)平臺，從最初單個樣本類器官的成功構(gòu)建，到現(xiàn)在建立了大規(guī)模的類器官庫，類器官研究已成為新一代疾病模型和藥物篩選平臺。來自日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的Takanori Kanai研究團隊于2018年8月在《Cell》雜志上發(fā)表了關(guān)于胃癌類器官庫的最新成果“Divergent Routes toward Wnt and R-spondin Niche Independency during Human Gastric Carcinogenesis”。
他們首次用胃癌病人的細(xì)胞樣本通過組織培養(yǎng)的方式構(gòu)建了類器官庫，并對胃癌類器官模型的形態(tài)學(xué)、分子病理學(xué)、基因組學(xué)等進行了詳細(xì)的研究，揭示了胃癌的發(fā)生發(fā)展機制。其中，研究團隊借助CQ1在長時間活細(xì)胞三維成像上的獨特優(yōu)勢，對敲除CDH1基因的類器官進行了為期3天的動態(tài)觀測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)類器官在敲除CDH1基因后，表型由“管型”變?yōu)椤皩嵭男汀保瑫r細(xì)胞的運動能力顯著增強。
類器官的興起與發(fā)展具有劃時代的意義，該領(lǐng)域大量成果的產(chǎn)出標(biāo)志著體外類器官模型研究正在走向成熟。CQ1作為新一代的多功能高內(nèi)涵分析平臺，無論是在三維成像、活細(xì)胞成像方面，還是高通量篩選、高內(nèi)涵分析方面，都是類器官研究領(lǐng)域不可多得的“好幫手”。我們期待類器官模型研究的進一步發(fā)展，成為腫瘤發(fā)生機制研究、新藥篩選、藥敏分析的高效平臺，促進科研成果的臨床轉(zhuǎn)化。
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