日本使用ips细胞制作“类器官”的最新进展

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培养细胞和制造以毫米为单位的"迷你器官"的技术正在传播。它能够重现一些接近真实器官的三维结构和功能，也称为"器官"，这一技术引起人们的关注，未来将被实际的应用于医疗。

 

一个约0.2毫米的圆形组织块漂浮在培养皿中，由与人类支气管相同的细胞形成。当感染新型冠状病毒时，病毒将在组织中迅速传播。

 

 

 

ES和iPS细胞迅速发展，用于细胞生成研究和病理分析

 

"迷你器官"是通过培养细胞来人工制造器官的一部分。虽然大小远不及真正的器官，但近10年来，在大脑、肺、肾脏和肝脏等各种器官中技术已经建立。一些结构和功能接近真实的迷你器官出现，并结合器官和类似器官，被称为"类器官"。

 

研究得以发展的一大契机是由受精卵和体细胞（如皮肤和血液）组成的ES细胞（胚胎）和iPS细胞的出现。过去，迷你器官通常由干细胞制造，这些干细胞最初存在于体内，可以分化成各种细胞。ES细胞和iPS细胞可以变成比体内干细胞更多样化的细胞。

 

迷你器官的使用领域很广泛。有助于胚胎学研究胎儿器官从受精卵开始形成的过程。如果把从遗传性疾病患者的组织制成的iPS细胞培育成迷你器官，就可以重现疾病的作用机制。同时，它有助于检查药物的毒性，以及移植到体内的再生医学。

 

 

 

日本研究人员立体组织培养

 

世界上首次证明培养细胞形成立体组织的是日本的研究人员。

 

2008年，当时在理化学研究所工作的笹井芳树(已故)、永乐元次(现京都大学病毒再生医学科学研究所教授)等人，用ES细胞制造了大脑皮质的部分，这是大脑表面的神经细胞层。研究人员创造了一个四层结构，形状像一个直径约2毫米的蘑菇的胎儿水平的脑组织。

 

永乐先生最初研究的是受精卵的神经是如何形成的。利用这些知识，将ES细胞在培养容器中集中起来，形成一个块，然后漂浮在大量的培养液中。在培养液中调整成分，以免神经细胞以外发生变化，当块状变大时，脑组织就会形成。

永乐先生说："我很惊讶能以如此简单的方式重现这一事件”。当细胞被培养成一定大小的块，并培养成目标组织时，细胞会自动从中间形成结构。

 

2012年，他开始研究制造大脑皮层的技术，并制造了眼睛的原型"眼杯"。虽然在培养过程中很容易崩溃，但通过加入连接细胞的蛋白质，其能够维持形状。

 

一些眼杯，随着进一步的变化，就会变成视网膜，有可能用于眼睛的治疗。今年10月，神户市神户眼中心医院将iPS细胞制作成视网膜的一部分，并移植到失明的患者眼中。这是通过将迷你眼杯的视网膜变化部分切成片状。

 

大小有限制，探索现在能使用的方法

 

再生医学的最终目标是，用新制造的器官来替代疾病器官。然而，目前可以制作的迷你器官只有几毫米。例如，成人的肾脏只是拳头的大小，差距很大。

 

如果试图使它更大，营养就无法输送到组织内部，最后导致坏死。另外，例如肾脏和输尿管在体内是一体的，但是由于各自是完全不同的细胞系统，很难一起培养和组合。

然而，除了移植器官外，迷你器官还有多种使用方式。东京医科齿科大学的武部贵则教授制造了迷你大小的肝脏、胆管和胰腺，他想："有没有病人现在能帮到我们？”在武部先生兼任的辛辛那提儿童医院，用患者的iPS细胞制造了小型器官。对"定制医疗"的研究正在进行，该研究将分析这一点，并探索最适合此人的治疗方法。

 

此外，武部等人制作的迷你肝脏如果移植到人类身上，"可以支持短时间内的机能"。他设想对等待活体肝移植的儿童进行临时移植，并期待"实现这一技术不是遥远的事情"。

 

 

熟悉小型器官的国家发育医学研究中心主任、生殖医学研究部主任阿久津英宪说，"需要研究制造接近真实器官的器官"，但"如何实际利用所做工作并创造成功案例是关键阶段"。目前研究人员和公司进入不同领域，需要创造新的技术和使用方式。