細胞器是從實驗室中生長出來的幹細胞衍生出來的器官樣組織，通常被稱為微型器官。因為它們可以模仿人體器官的結構和功能，所以被認為是製造人造器官或開發新藥的下一代技術。最近，韓國的一個研究小組引入了一種新的概念，稱為組合器官，它超越了這些器官，在結構和功能上覆制了人類組織。這些調查結果刊登在十二月十七日公佈的《自然》期刊上。

患者源性膀胱腫瘤組合物，一種模擬人膀胱癌病理特徵的體外腫瘤組織。Credit: Kunyoo Shin (POSTECH)

由POSTECH生命科學系的KunyooShin教授領導的一個小組開發了多層微型器官，稱為組合器官。它透過三維重建幹細胞中的各種單元格型別精確地模仿人體組織基質。這種組合是一種新的、創新的技術，它可以應對新一代發現的難治性疾病，將其作為病人定製的超越常規器官的人體器官來發現。

細胞器是類似於人體器官的微型器官。然而，目前的有機體技術基本限制它不能模仿器官的成熟結構，缺乏組織內的微環境。此外，人體組織中的各種細胞之間缺乏關鍵的相互作用。這一限制被認為是精確模擬各種頑固性疾病的一個主要問題。

為了克服這些限制，KunyooShin的團隊開發了重組的體外人體器官，稱為組合器官，這些器官具有上皮細胞、基質層和外肌細胞的組織結構。研究人員發現，在單個細胞水平上，這些組合與成熟的成體器官在細胞組成和基因表達上是完全相同的，並且它們模仿正常組織在體內對損傷的再生反應。

此外，研究小組還開發出了能完全模仿活體腫瘤的病理特徵。利用這一結合基因工程技術的腫瘤組合平臺，該團隊揭示了來自腫瘤微環境的訊號決定腫瘤細胞可塑性的新機制。這些發現表明腫瘤與基質之間的訊號反饋細胞在控制腫瘤可塑性。這一發現將為各種侵襲性實體癌症的細胞分化療法的發展提供一種新的模式。

“這些組合是世界上第一個體外重組的類細胞器，”該論文的第一作者金恩吉(EunjeeKim)解釋道。她補充說：“我們可以精確地模擬各種複雜的頑固性疾病，如癌症、退行性疾病以及包括精神分裂症和自閉症在內的各種神經系統疾病，並瞭解這些疾病的發病機制，最終形成更好的治療方案。”

“據我們所知，我們在結構和功能上再現原始組織病理生理學的組合的努力還沒有被描述過，”領導這項研究的Shin教授評論道。他補充說：“產生這樣的人工組織與現代研究特別相關，因為組織微環境在上皮組織穩態和各種腫瘤生長中的重要性正日益被人們所認識。我們預計我們的研究將開創一個新時代，這將徹底改變針對各種難治性疾病的患者定製個性化的進展。”

更多資訊： Eunjee Kim et al, Creation of bladder assembloids mimicking tissue regeneration and cancer, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-3034-x