原标题：干细胞：人类器官的库房
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干细胞：人类器官的库房
正文
Nature Methods 如此点评类器官（Organoids）技能：使用干细胞直接诱导生成三维安排模型，为人类生物学研讨供给了强壮的办法，现在关于这种东西的研讨正在继续不断的打开前进中。
生命（至少）是在三维空间中发作并存在的，使用在培育皿中构成的平层细胞打开生命的分子细胞学研讨具有很大的局限性，无法提醒生物学的悉数现实。类器官技能也是在这一布景下应运而生。
这项技能始于2009年，荷兰Hubrecht研讨所的Clevers团队成功的将成体干细胞培育成为小肠的隐窝和绒毛结构。
2011年，该范畴再次取得打破，日本RIKEN发育生物学中心的研讨人员将胚胎干细胞构建成为视杯结构。
2013年，来自日本、德国、美国的科研人员别离构建出肝芽、迷你肾和微型大脑，使该范畴取得了世界的广泛重视，并被Science评选为2013年的十大打破。
近年来，该技能不仅在更多品种的安排器官构建中取得了打破，在疾病研讨、药物挑选、药物毒理测验等范畴也展现出作为安排模型的使用潜力。此次，Nature Methods将其确定为2017年的年度技能，再次凸显了该技能的巨大打开潜力，未来该范畴有望引起全球更大规模的研讨热潮。
2017年1月4日，美国辛辛那提儿童医院医疗中心的研讨人员成功使用人类多精干细胞培育出能发作胃酸和消化酶的胃底类器官。研讨人员发现了在小鼠胚胎中调控胃细胞发育的重要信号通路Wnt/β-catenin，并经过在人类多精干细胞（hPSC）来历的前肠祖细胞中激活该通路，完成了人类胃底类器官（hFGOs）的构建。一起，使用hFGO，研讨人员还辨认出调控表皮形状发作及胃底主细胞和壁细胞分解的要害分子信号。
相关研讨以Wnt/β-catenin promotes gastric fundus specification in mice and humans为题宣布在Nature上。
（图片来自：Nature, doi: 10.1038/nature21021）
2017年1月12日，日本国立成育医疗研讨中心的研讨人员使用人类多精干细胞培育出功用性肠类器官。该肠类器官含有源自3个胚层的肠细胞：肠上皮细胞、杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞，并具有肠道功用，包括肽的吸收，以及呼应组胺和抗胆碱能药物的影响而表现出肠蠕动。
相关研讨以A xenogeneic-free system generating functional human gut organoids from pluripotent stem cells为题宣布在JCI Insight上。
（图片来自：JCI Insight, doi: 10.1172/jci.insight.86492）
2017年1月27日，美国约翰•霍普金斯大学医学院的研讨人员使用人类诱导多精干细胞成功培育出角膜类器官。该角膜类器官具有与正常发育的角膜相同的特征，包括三种不同的细胞类型：上皮细胞、基质细胞和内皮细胞。
相关研讨以Cornea organoids from humaninduced pluripotent stem cells为题宣布在Scientific Reports上。
（图片来自：Scientific Reports, doi: 10.1038/srep41286）
2017年4月24日，美国哥伦比亚大学医学中心的研讨人员使用人多精干细胞生成了模仿肺部结构和功用的类器官，包括分支气道和肺泡结构，且该分支结构达到了人类妊娠中期的发育水平。为了验证其功用，科研人员使用引发婴幼儿小气道堵塞和细支气管炎的呼吸道合胞体病毒（RSV）在体外对其进行感染，发现会导致被感染细胞肿胀，并别离、脱落到类器官腔，与人类肺部观察到的现象共同。此外，研讨人员在类器官中引入了引起早发型肺纤维化的HPS1骤变，发现可以导致细胞外基质和间充质细胞的积累，标明类器官具有体外重建肺纤维化疾病模型的潜力。
相关研讨以A three-dimensional model ofhuman lung development and disease from pluripotent stem cells为题宣布在Nature Cell Biology上。
（图片来自：Nature Cell Biology, doi: 10.1038/ncb3510）
2017年6月19日，美国威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine College）的研讨人员使用宗族性腺瘤性息肉病（FAP）患者皮肤成纤维细胞的诱导多精干细胞构建了结肠类器官。研讨证明，构建的结肠类器官具有结肠安排的生物学特征，包括干细胞、短期扩增细胞、分解细胞等。研讨人员进一步使用构建的结肠类器官进行了XAV939、雷帕霉素、遗传霉素三种药物的体外测验，证明了其在结直肠癌靶向药物开发中的使用潜力。
相关研讨以Colonic organoids derived from human induced pluripotent stem cells for modeling colorectal cancer and drug testing为题宣布在Nature Medicine上。
（图片来自：Nature Medicine, doi: 10.1038/nm.4355）
2017年7月6日，美国辛辛那提儿童医院的研讨人员使用人类多精干细胞培育出结肠类器官。研讨人员根据动物模型打开分子和遗传学筛查，并结合多个数据库，发现BMP信号对肠上皮细胞发挥调控效果。经过时间短激活BMP信号，成功促进干细胞发育构成结肠类器官（HCO）。进一步研讨发现，移植到实验鼠体内发育6到10周后，这一类器官的形状、结构、分子和细胞特性等都与人类结肠类似。
相关研讨以Differentiation of human pluripotent stem cells into colonic organoids via transient activation of BMP signaling为题宣布在Cell Stem Cell上。
（图片来自：Cell Stem Cell, doi: 10.1016/j.stem.2017.05.020）
2017年10月13日，荷兰乌得勒支大学的研讨人员使用CRISPR-Cas9技能敲除了人类结肠类器官中的要害DNA修正基因，并进行推迟亚克隆（delayed sub-cloning）和全基因组测序，精确地模仿了错配修正缺点型结直肠癌中观察到的骤变，为癌症骤变研讨供给了有用的东西。
相关研讨以Use of CRISPR-modified human stem cell organoids to study the origin of mutational signatures in cancer为题宣布在Science上。
（图片来自：Science, doi: 10.1126/science.aao3130）
参考文献：
[1] McCracken K W, Aihara E, Martin B, et al. Wnt/β-catenin promotes gastricfundus specification in mice and humans[J]. Nature, 2017, 541(7636): 182-187.
[2] Uchida H, Machida M, Miura T, et al. Axenogeneic-free system generating functional human gut organoids from pluripotentstem cells[J]. JCI Insight, 2017, 2(1): e86492.
[3] Foster J W, Wahlin K, Adams S M,et al. Cornea organoids from humaninduced pluripotent stem cells[J]. Scientific Reports, 2017, 7: 41286.
[4] Chen Y W, Huang S X, et al. A three-dimensional model of humanlung development and disease from pluripotent stem cells[J]. Nature Cell Biology, 2017, 19(5): 542-549.
[5] Crespo M, Vilar E, Tsai SY, et al. Colonic organoids derived from human induced pluripotent stem cells formodeling colorectal cancer and drug testing[J]. Nature Medicine, 2017, 23(7):878-884.
[6] Múnera J O, Sundaram N, Rankin SA, et al. Differentiation of human pluripotent stem cells into colonicorganoids via transient activation of BMP signaling[J]. Cell Stem Cell, 2017, 21(1): 51-64.
[7] Drost J, VanBoxtel R, Blokzijl F, et al. Use of CRISPR-modified human stemcell organoids to study the origin of mutational signatures in cancer[J]. Science, 2017, 358(6360): 234-238.
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