瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院一組團隊利用干細胞制造了全新三維類器官——“布多伊德”。這種類器官展現(xiàn)了發(fā)育中肢體的多個關鍵特征，包括對稱破缺(塑造肢體的第一步)和早期軟骨形成。該研究發(fā)表在最新一期《科學進展》雜志上。

　　在胚胎早期發(fā)育階段，身體器官的構(gòu)建依賴于不同細胞類型之間化學信號的交換。以肢體發(fā)育為例，肢體表面一層被稱為“頂端外胚層脊”(AER)的薄層皮膚細胞會發(fā)出信號，引導下方細胞群生長并形成骨骼、軟骨和結(jié)締組織。然而，AER細胞的存在時間短暫，且同時分泌多種信號分子，這使其難以研究。為克服這一難題，科學家常轉(zhuǎn)向一種在實驗室培養(yǎng)的微型器官——類器官，其為研究細胞在組織形成過程中的行為和相互作用提供了可控平臺。

　　以往大多數(shù)與肢體相關的類器官模型僅關注中胚層，忽略了AER和其他皮膚細胞(表層外胚層)在肢體形成中的指導作用。此次為制造“布多伊德”，研究團隊從小鼠胚胎干細胞中培養(yǎng)出混合細胞群，這些細胞自然形成了類似AER、表層外胚層和中胚層細胞，基本涵蓋了發(fā)育中肢體的所有主要細胞類型。當這些細胞被聚合時，它們能夠自我組織成三維結(jié)構(gòu)。團隊隨后利用該系統(tǒng)研究AER細胞是如何引導組織形成的。

　　“布多伊德”提供了一種全新的實用系統(tǒng)，使人們能夠探索胚胎發(fā)育中難以深入研究的領域，例如細胞如何協(xié)調(diào)行為、早期結(jié)構(gòu)如何發(fā)育以及軟骨如何形成。其應用不僅限于基礎研究，未來還將涉及先天性疾病建模、測試可能損害肢體發(fā)育的化學物質(zhì)，甚至促進再生醫(yī)學的應用。

　　【總編輯圈點】

　　“布多伊德”為生物醫(yī)學研究提供了一種更符合倫理的替代方案。在這一領域，傳統(tǒng)上高度依賴動物實驗，而全新的基于干細胞的方法能很好地重現(xiàn)胚胎組織的關鍵特征，許多曾經(jīng)需要使用大量胚胎的實驗，現(xiàn)在都可以在受控的類器官系統(tǒng)中進行。這不但有助于替代和減少在發(fā)育研究中的動物使用，還將助力藥物毒性篩查并推動再生醫(yī)學，為軟骨等人體組織修復等提供新思路。