一种能够实现类器官大规模生产的平台已经被开发出来。类器官也被称为微型器官或类器官。类器官的大规模生产,有望扩大其在临床和制药产业界的应用,对动物替代试验法(FDA Modernization Act 2.0)以及再生治疗药物开发起到催化剂作用。
韩国研究财团于20日表示,由 Kim Dongsung 浦项工科大学教授研究团队与 Park Taeun 蔚山科学技术院(UNIST)教授研究团队组成的联合研究组,开发出一种能够均一且大规模生产类器官的平台。
(从左起)Kim Dongsung 浦项工科大学教授、Kim Dohee 研究员、Lim Hyeonji UNIST 研究员、Park Taeun 教授。韩国研究财团提供
View original image类器官是执行与真实器官类似功能的三维细胞结构体,在人类器官发育与疾病建模、再生治疗药物研究领域备受关注。
但目前使用的类器官生产技术存在局限。典型问题是难以具有再现性地生产成熟状态的类器官,也难以在培养过程中均一地维持类器官的质量和功能。
这些问题限制了类器官在临床试验验证和新药开发过程中的实质性应用。尤其是现有条件下难以实现类器官大规模生产,无法满足产业界需求。
联合研究团队为解决这些问题,开发出了名为“UniMat(Uniform and mature organoid culture platform)”的平台,可大规模生产均一且成熟的类器官。
UniMat 由直径500纳米、约为头发丝粗细的1/200的纳米纤维构成,是通过热成型工艺制成的三维物质可透膜(薄膜)。这种三维物质可透膜为类器官的均一形成提供结构性约束,使类器官的大小和结构能够保持一致。
此外,凭借其高通透性特征,在培养过程中能够高效传递营养物质和分化因子,在提高类器官成熟度方面发挥重要作用。
联合研究团队利用 UniMat,从人类诱导多能干细胞中成功生产出具有类似人肾脏的肾单位结构和血管的肾类器官,并实现了稳定一致的质量,生产效率也得到了突破性提升。同时,团队构建了多囊肾疾病模型,验证了基于标准化类器官的疾病建模和药物评价的可行性。
诱导多能干细胞是指通过对成体细胞进行重编程,使其恢复分化潜能的干细胞,可分化为多种不同类型的细胞。
联合研究团队预计,本次研究成果不仅将加速对高再现性和高可靠性要求极高的类器官基础研究与开发,也将有助于推进近期备受关注的动物替代试验方法的开发。
尤其是通过 UniMat 同时解决类器官质量保障与大规模生产问题,被评价为为类器官在临床及制药产业中的实质性应用奠定了基础。
另一方面,本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团推进的生物·医疗技术开发项目、中坚研究、优秀新进研究资助下得以实施。研究论文已于上月31日发表在国际学术期刊《Nature Communications》在线版上。
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