研究人員一直對類器官表示歡迎，認為這是一種潛在的藥物測試方法，甚至可以取消某些形式的動物實驗。在近期發表于《自然》的兩項研究中，生物學家開發出了腸道和大腦的類器官，可以提高人們對結腸癌的認識，并有助于開發一種罕見神經系統疾病的治療方法。
“過去10年里，人們花了很多時間開發和了解如何制造類器官?！泵绹的螤柎髮W威爾醫學院化學生物學家陳水冰說，“現在是時候更多思考如何使用這些模型了。”
據《自然》報道，其中一篇論文的作者、美國斯坦福大學神經科學家Sergiu Pasca說，類器官，尤其是由人類干細胞制成的類器官，有時會揭示用動物模型無法搞清的事情。
Pasca的團隊曾研究蒂莫西綜合征—— 一種涉及自閉癥、神經系統問題和心臟病的遺傳性疾病，但苦于沒有好的動物模型，因為潛在突變并不總在嚙齒動物身上引起相同的癥狀。他說：“我們很清楚，需要找到一種體內測試方法。”
為重現這種疾病，研究人員轉而借助大腦類器官。他們從攜帶導致蒂莫西綜合征的突變基因的3個人身上提取了干細胞，并培養約250天。研究人員用信號分子處理這些細胞，促使其變成大腦類器官，其中包含大腦皮層中發現的每一種神經元。
為了給類器官創造一個更逼真的環境，研究人員隨后將這些結構注入大鼠的大腦中。在那里，它們與動物自身的神經元形成連接。這樣就形成了一個系統，研究人員可以在其中測試蒂莫西綜合征的潛在治療方法。
人類神經元有4種不同形式的鈣通道，但其中一種在蒂莫西綜合征中存在缺陷。研究人員認為，消除發生突變的鈣通道將使其他健康的鈣通道取而代之。
為此，研究人員鑒定出一種名為寡核苷酸的短核酸片段，可以通過干擾基因轉錄物來阻止細胞產生突變形式的蛋白質。他們將寡核苷酸注射到大鼠腦中，大約兩周后，類器官和大鼠周圍神經元中大多數有缺陷的鈣通道已被取代。類器官中的神經元也發生了改變，從類似蒂莫西綜合征患者的較小而簡略的形狀，變成了健康神經元更大、更復雜的典型形狀。
研究團隊希望在臨床試驗中對這一療法進行人體測試。“這種治療方法有效期約為3個月，因此患者需要經常接受注射。該治療的優點是其生物效應是可逆的，任何副作用都很短暫?！?/span>Pasca說。
在另一篇論文中，瑞士洛桑聯邦理工學院生物工程師Matthias Lütolf用小鼠干細胞模擬了人體腸道組織。類器官傾向于以緊密的球狀生長，因此研究人員在支架上培養細胞，以重現真實腸道組織的管狀結構。
為了制作結腸癌模型，研究人員對細胞進行改造，使其含有附著在致癌基因上的光敏蛋白。這使得他們可以使用藍色激光啟動基因，并在類器官特定部位觸發腫瘤生長，然后觀察腫瘤在幾周內的變化。
研究人員將癌細胞注射到小鼠體內，產生的腫瘤看起來與人類結直腸癌中的腫瘤相似。當研究人員限制生長培養基中的熱量時，類器官積累的腫瘤較少；而熱量限制會減緩結直腸癌患者腫瘤的生長。
Lütolf對整個類器官引發的腫瘤間差異感到震驚。但他表示，類器官可能有助于研究藥物或免疫療法如何殺死腫瘤，以及個體環境和免疫系統等因素如何影響癌癥的發展。Lütolf團隊計劃操控腸道類器官，以更好地反映人體系統，并希望它們最終能在某些情況下取代動物模型。
這兩項研究“設計得非常好”，陳水冰表示，既然研究人員已經找到了制造不同類器官的好方法，下一步便是研究如何擴大生產規模，并使其更復雜，以反映真實的人類生物學。
