Nature Protocol：如何鉴定类器官？

昵称32772025 2021-06-04

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类器官（Organoids）

近十年来类器官(Organoids)的研究突飞猛进，2009年肠道器官模拟技术率先取得突破，揭开了Organoids领域的新篇章，PubMed上收录有关“Organoids”的文章数量，从2009年的36篇，增长到2020年的2086篇。

图1 PubMed 收录Organoids的文章数统计（来源PubMed）

类器官（Organoids）是一种体外3D培养技术，可以在体外高成功率、快速地培养人的组织细胞，形成保留原器官组织结构和生物信息的“微组织”，具有自我更新和自我组织能力，并能重现该器官的部分生理功能，在个性化治疗和再生医学领域有广泛的应用前景。

类器官（来源：trevigen.com）

现阶段类器官主要分为两大类，一类是由干细胞培养的类器官，一类是由肿瘤细胞培养的肿瘤类器官模型。

干细胞培养的类器官是由干细胞分化出具有一定器官特异性、类似空间结构并能够重现对应器官部分功能的细胞。如成人干细胞衍生的类器官培养，通常是通过将分离的成人干细胞或所需器官培养的单细胞悬浮液，嵌入到细胞外基质水凝胶中来建立（例如肠道类器官，从小肠或结肠分离出的隐窝细胞培养出类器官）。

小肠类器官（Nature Medicine 2020, 26: 1077）

肿瘤类器官是把患者肿瘤组织分离的肿瘤细胞在体外实现3D培养，形成微型肿瘤模型，肿瘤类器官保留了亲本肿瘤组织的复杂性和遗传异质性，可以作为有效的药物筛选平台，临床指导用药工具，并实现个性化的精准医疗。

患者来源的肿瘤培养的直肠癌类器官（Natrue, 2009, 459: 262.）

Hans Clevers团队在Nature Protocol发表了一篇病人来源的癌症类器官PDO（Patient derived organoids）用于药物筛选的文章，文章概述了不同研究组从不同上皮组织和癌症组织建立类器官的protocol，以及提供了头颈鳞状细胞癌类器官建立的protocol和临床治疗筛选中的应用。在类器官的质控和鉴定中，有列出通常鉴定肿瘤PDO类器官的方法：

1）测序，全基因组或者外显子组测序，特定的区域测序，以确定肿瘤的代表性；

2）SNP、STR分析，以匹配原代组织，确定类器官与亲本组织来源的一致性。

组织来源的PDO与正常类器官形态（Nature Protocol, 2020,15: 3380）

STR细胞鉴定

STR短串联重复序列（short tandem repeats，STR）也称微卫星DNA（microsatellite DNA）, 通常是基因组中由1~6个碱基单元组成的一段DNA重复序列，由于核心单位重复数目在个体间呈高度变异性并且数量丰富，构成了STR基因座的遗传多态性。一般认为人类基因组平均每15 kb就存在一个STR基因座。

人类基因组DNA中平均每6～10 kb就有一个STR位点，其多态性成为法医物证检验个人识别和亲子鉴定的丰富来源。不同人体基因组卫星DNA重复单位的数目是可变的，因此，形成了极其复杂的等位基因片段长度多态性。