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                類器官——SARS-CoV-2研究新模型

                更新時(shí)間:2023-05-10      點(diǎn)擊次數(shù):1501

                2023年5月5日,世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞在日內(nèi)瓦舉行的發(fā)布會(huì)上宣布,新冠疫情不再構(gòu)成“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件"。但譚德塞在發(fā)布會(huì)上也指出,宣布新冠疫情不再構(gòu)成“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件",這并不意味著新冠作為一種全球健康威脅已經(jīng)結(jié)束。上周,新冠仍然每三分鐘就奪走一條生命,很多地方仍然有成千上萬的人正在重癥監(jiān)護(hù)室里為他們的生命而戰(zhàn)。SARS-CoV-2不會(huì)消失,人類要加強(qiáng)對(duì)自然界的監(jiān)控。同時(shí),藥物、免疫治療的研究不能停下,以防以后再有類似情況發(fā)生。




                2019 SARS-CoV-2 已經(jīng)成為一場(chǎng)“大流行病",這一致命的疾病對(duì)人體多器官造成了損傷,包括呼吸系統(tǒng)、胃腸道系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等。類器官作為一種具有自我更新、自我組織能力和再現(xiàn)來源組織生物學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的新型研究模型,已廣泛應(yīng)用于SARS-CoV-2研究。它不僅能模擬SARS-CoV-2的感染機(jī)制、臨床特征,還能為抗病藥物篩選帶來新的希望。

                類器官模型特性



                圖1 不同來源的干細(xì)胞形成的類器官(圖片來源于文獻(xiàn)[1]

                類器官(organoids)是一種利用胚胎干細(xì)胞(embryomic stem cells,ESCs)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(inducedpluripotent stem cells,iPSCs)或成體干細(xì)胞(adult/tissuestem cells,ASCs)獲得的三維構(gòu)建體。

                類器官模型擁有與來源組織器官類似的空間組織并能重現(xiàn)相應(yīng)器官的部分功能,已應(yīng)用于包括肺、腸道、胃、肝臟、腎臟、大腦、視網(wǎng)膜等多種正常或腫瘤組織的類器官研究模型中。



                類器官培養(yǎng)常用小分子化合物

                小分子化合物是指分子量小于1000Da(尤其小于500 Da),具有生物學(xué)活性的化合物。小分子化合物與細(xì)胞因子和蛋白不同,小分子可以透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。小分子化合物的作用靶點(diǎn)眾多,已廣泛應(yīng)用于干細(xì)胞、類器官、免疫學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、表觀遺傳學(xué)、細(xì)胞凋亡、離子通道、腫瘤學(xué)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生命科學(xué)中諸多重要的研究領(lǐng)域。


                表1 類器官培養(yǎng)常用小分子化合物

                貨號(hào)

                產(chǎn)品名稱

                 作用及推薦濃度

                abs812864

                Y-27632

                處理人胚胎干細(xì)胞1h,可抑制干細(xì)胞的凋亡,提高克隆效率,延長(zhǎng)細(xì)胞的傳代。推薦工作濃度:10μM。

                abs810009

                SB202190(FHPI)

                可誘導(dǎo)人胚胎干細(xì)胞向心肌細(xì)胞分化,促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新,可用于胃腸道、乳腺類器官的培養(yǎng)。推薦工作濃度:10μM。

                abs810052

                CHIR-99021

                可誘導(dǎo)人胚胎干細(xì)胞向內(nèi)胚層分化,在腎臟和視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)中用到。與其他試劑結(jié)合使用,能刺激體細(xì)胞重編程為干細(xì)胞。推薦工作濃度:3μM

                abs817694

                A 83-01

                用于肝臟、前列腺以及乳腺類器官的培養(yǎng),抑制iPSCs的分化,維持體外細(xì)胞的自我更新。推薦工作濃度:2μM,現(xiàn)配現(xiàn)用。

                abs814916

                胃膜素(人)

                用于胃腸道類器官的研究。腸道及肝臟類器官培養(yǎng)時(shí),需要添加胃泌素來延長(zhǎng)類器官的存活時(shí)間。推薦工作濃度:10nM

                abs816969

                煙酰胺

                促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞分化成胰島素生成細(xì)胞,抑制sirtuins活性,并用于促進(jìn)類器官的形成和延長(zhǎng)類器官的壽命。推薦工作濃度:10mM。

                abs810050

                佛司可林

                誘導(dǎo)多種類型細(xì)胞的分化并激活PXR和FXR,具有血小板抗凝集和降壓作用,與其他小分子聯(lián)合使用時(shí),可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞重編程為iPSCs。肝臟類器官培養(yǎng)的過程中必須添加該物質(zhì)。推薦工作濃度:1-10μM。

                abs819421

                前列腺素E2

                前列腺素E2(PGE2)與特異的受體結(jié)合后可介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化,在肝臟類器官和前列腺類器官培養(yǎng)時(shí)需要添加。推薦工作濃度:500nM

                abs817963

                乙酰半胱氨酸

                抗氧化劑谷胱甘肽的前體,具有抗氧化作用,也是ROS抑制劑,抑制神經(jīng)元細(xì)胞凋亡,在大多數(shù)類器官的培養(yǎng)過程中都需要添加該物質(zhì)。推薦工作濃度:1mM。



                類器官在SARS-CoV-2研究中的應(yīng)用

                新冠患者表現(xiàn)出的癥狀多種多樣,常見臨床癥狀為呼吸系統(tǒng)損傷,部分患者出現(xiàn)急性心衰、肝腎損傷等多器官功能衰竭[2]。而病人尸檢結(jié)果顯示,在多種組織和器官中都檢測(cè)到了病毒基因組,如肺、腸、咽、心臟、肝臟、腎臟、大腦等[3]。病毒如何進(jìn)入人體不同組織的細(xì)胞,如何在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制,宿主與病原體之間的相互作用,這些研究需要一個(gè)能展示組織結(jié)構(gòu)組成信息及組織生理功能的模型,而源自不同組織類型的類器官已應(yīng)用于SARS-CoV-2感染研究中,成為研究SARS-CoV-2感染病理生理學(xué)以及藥物評(píng)估和體外毒理學(xué)研究的良好模型(表2)。

                表2 不同類型3D類器官在SARS-CoV-2中的研究

                類器官類型

                來源

                研究?jī)?nèi)容

                參考文獻(xiàn)

                iPSCs

                病毒感染AT2細(xì)胞,并誘導(dǎo)強(qiáng)烈的趨化因子響應(yīng),用于高通量抗病藥物篩選。

                [4]

                血管

                iPSCs

                病毒感染,hrsACE2顯著抑制感染。

                [5]

                小腸

                人小腸組織

                病毒感染小腸類器官中的腸上皮細(xì)胞,引起病毒響應(yīng)程序。

                [6]

                ESCs

                病毒感染角膜緣,引起強(qiáng)烈的NF-κB響應(yīng),Ⅰ/Ⅲ型干擾素下調(diào)。

                [7]

                結(jié)腸

                人結(jié)腸組織

                病毒感染并在類器官中復(fù)制。

                [8]

                iPSCs

                病毒感染脈絡(luò)叢上皮,導(dǎo)致炎癥反應(yīng)失調(diào)、血腦脊液屏障功能受損。

                [9]

                ESCs

                病毒感染,hrsACE2顯著抑制感染。

                [10]

                肝膽管

                iPSCs

                分別誘導(dǎo)分化形成肝臟類器官和膽管類器官;病毒感染引起趨化因子響應(yīng)。

                [11]





                類器官原代培養(yǎng)操作流程




                Absin類器官原代培養(yǎng)操作演示可掃二維碼觀看

                Absin類器官實(shí)操大本營(yíng)第5期正在進(jìn)行,歡迎一起探討學(xué)習(xí)


                參考文獻(xiàn)


                [1] 王婷, 范時(shí)盼, 陳曄光. 類器官:SARS-CoV-2研究新模型[J]. 中國(guó)科學(xué):生命科學(xué), 2023, 53(2):12.

                [2] Shi R, Radulovich N, Ng C, et al. Organoid cultures as preclinical models of non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res, 2020,26:1162-1174.

                [3] Hui K P Y, Ching R H H, Chan S K H, et al. Tropism,replication competence,and innate immune responses of influenza virus:an analysis of human airway organoids and ex-vivo bronchus cultures. Lancet Respir Med,2018,6:846-854.

                [4] Han Y,Duan X,Yang L,et al.Identification of SARS-CoV-2 inhibitors using lung and colonic organoids. Nature, 2021, 589:270-275.

                [5] Monteil V,Kwon H,Prado P,et al.Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2.Cell,2020,181:905-913.e7.

                [6] Lamers M M,Beumer J,van der Vaart J,et al.SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes.Science,2020,369:50-54.

                [7] Eriksen A Z, M?ller R, Makovoz B, et al.SARS-CoV-2 infects human adult donor eyes and hESC-derived ocular epithelium.Cell Stem Cell, 2021,28:1205-1220.e7.

                [8] Zang R,Gomez Castro M F,McCune B T,et al.TMPRSS2 and TMPRSS4 promote SARS-CoV-2 infection of human small intestinal enterocytes.Sci Immunol,2020,5:eabc3582.

                [9] Pellegrini L,Albecka A,Mallery D L,et al.SARS-CoV-2 infects the brain choroid plexus and disrupts the blood-CSF barrier in human brain organoids.Cell Stem Cell,2020,27:951-961.e5.

                [10] Monteil V,Kwon H,Prado P,et al.Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2.Cell,2020,181:905-913.e7.

                [11] Yang L,Han Y,Nilsson-Payant B E,et al.A human pluripotent stem cell-based platform to study SARS-CoV-2 tropism and model virus infection in human cells and organoids.Cell Stem Cell,2020,27:125-136.e7.


                類器官培養(yǎng)小分子
                產(chǎn)品推薦

                貨號(hào)

                產(chǎn)品名稱

                 規(guī)格

                貨期

                abs812864

                Y-27632

                5mg/10mg/50mg

                現(xiàn)貨

                abs810009

                SB202190(FHPI)

                5mg/50mg

                現(xiàn)貨

                abs810052

                CHIR-99021(CT99021)

                5mg/25mg

                現(xiàn)貨

                abs817694

                A 83-01

                5mg/10mg/25mg/50mg

                現(xiàn)貨

                abs814916

                胃膜素(人)

                1mg/5mg

                現(xiàn)貨

                abs816969

                煙酰胺

                50mg/100mg/200mg/500mg

                現(xiàn)貨

                abs810050

                佛司可林

                5mg/25mg/100mg

                現(xiàn)貨

                abs819421

                前列腺素E2

                5mg/50mg

                現(xiàn)貨

                abs817963

                乙酰半胱氨酸

                100mg/200mg/500mg/5g

                現(xiàn)貨


                類器官培養(yǎng)基
                產(chǎn)品推薦

                貨號(hào)

                產(chǎn)品名稱

                 規(guī)格

                貨期

                abs9523

                人腸癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9524

                人胃癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                現(xiàn)貨

                abs9525

                人肺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9526

                人乳腺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9527

                人肝癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9528

                人胰腺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9529

                人正常肝類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9530

                人正常腸類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9531

                人正常肺類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9532

                人正常胰腺類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9533

                小鼠腸癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9534

                小鼠胃癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9535

                小鼠肺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9536

                小鼠乳腺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9537

                小鼠肝癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9538

                小鼠胰腺癌類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9539

                小鼠正常肝類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9540

                小鼠正常腸類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9541

                小鼠正常肺類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                abs9542

                小鼠正常胰腺類器官培養(yǎng)基

                100mL/500mL

                1-2周

                溫馨提示:absin所有產(chǎn)品僅用于科學(xué)研究,請(qǐng)勿藥物、家用或其他用途。


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