3D打印具有模擬組織再生和癌癥的類組裝體

供稿人：連偉龍，連芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

類器官（organoid）是由實驗室培養(yǎng)的干細(xì)胞衍生出來的類似器官的組織，通常被稱為微型器官。但是，當(dāng)前的類器官模型由于無法模仿成熟的器官結(jié)構(gòu)和相關(guān)的組織微環(huán)境而受到限制。為了克服這些局限性，韓國浦項科技大學(xué)提出一種稱為類組裝體（assembloid）的微型器官的新概念，這種類組裝體，超越了類器官，在結(jié)構(gòu)和功能上重現(xiàn)了人體組織。

研究者通過3D打印技術(shù)，將上皮細(xì)胞、基質(zhì)層和外層肌肉細(xì)胞構(gòu)成多層膀胱類組裝結(jié)構(gòu)（如圖1所示），形成圍繞著基質(zhì)和外層肌層的類器官組裝體。研究發(fā)現(xiàn)這些類組裝體在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組水平上具有成熟成年膀胱的細(xì)胞組成和基因表達(dá)特征，并可模擬正常組織對損傷的體內(nèi)再生反應(yīng)。

圖1 基于3D打印的膀胱腫瘤重組過程示意圖

圖 2 顯示了來自CAF的BMP信號誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中FOXA1表達(dá)的模型

在此基礎(chǔ)上研究者們進(jìn)一步開發(fā)了患者特異性的腫瘤類組裝體，以模擬尿路上皮癌的體內(nèi)病理生理情況。通過研究增強(qiáng)子重編程表觀遺傳地控制腫瘤亞型可塑性的工作，發(fā)現(xiàn)由基質(zhì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）誘導(dǎo)的腫瘤FOXA1是驅(qū)動增強(qiáng)子重編程，并確定腫瘤表型的主要先驅(qū)因子（如圖2所示），揭示了來自腫瘤微環(huán)境的信號決定腫瘤細(xì)胞可塑性的新機(jī)制。

該研究開發(fā)出的類組裝體的精確模擬人體組織的多層微型器官，是一種新穎的、超越傳統(tǒng)類器官的患者定制化人體器官，為開發(fā)治療難治性疾病的個性化治療開辟了新的途徑。

參考文獻(xiàn)：
1.Kim, E., Choi, S., Kang, B. et al. Creation of bladder assembloids mimicking tissue regeneration and cancer. Nature 588, 664–669 (2020).