我们身体的器官是复杂的 3D 结构,由多种组织类型组成,所有组织相互作用,在维持我们生命方面发挥着特定作用。
为了了解它们如何发育、发挥作用以及有时会失效,科学家们常常被迫在它们停止生长很久之后以保存状态对它们进行研究。
随着新型生物模型的进步,这一切都在改变。 类器官。
什么是类器官?
类器官是在活体外部创建的器官的小型、简化的 3D 副本,通常生长通过治疗组织组合或干细胞含有鼓励它们分化和自组织的营养物质和化学信号(生长因子)。
这些复制品的尺寸通常从一根头发的宽度到几毫米(一英寸的几分之一)不等,远远不能实现原始器官的全部功能; 但根据它们的设计方式,它们可以分解并生产出类似的材料,甚至可以模仿它们在真实身体内的行为来生长。
类器官如何发挥作用?
开发类器官的目的往往是研究在动物模型中不容易看到的目标器官的特定特征,使研究人员能够更好地控制分离活体的功能组织,并允许他们密切观察特定的变化以及发展的顺序。
尽管研究人员一直鼓励复杂的组织排列在体外培养物中在实验室设备中生长至少在20世纪初, 进步干细胞研究使研究人员能够在实验室中创造更接近地模仿不断变化的体内条件的条件。
到2006年科学家们成功地在玻璃器皿中制造了一种微小的、有血管的肝脏,它可以持续发挥作用大约两个月。 各种各样的干细胞衍生类器官很快出现,为了解干细胞部分的发育和功能提供了见解。肠子,肾脏,心,眼睛, 和甚至大脑。
我们可以用这种方式培育整个器官吗?
类器官目前被用作研究疾病发展的工具,例如癌症或神经系统疾病,或各种生长因子的影响,其他化学物质(有毒的和治疗性的)的影响。
随着器官复杂性的增加以及化学和物理与其他组织和器官的接近度的微妙影响的增加,模仿器官发育的能力变得越来越困难。 如果没有免疫系统的整合和血管的适当扩散,例如,很少有人会成长为正确的形状或采用正确的结构。 缺乏通过血管的营养供应也限制了它们的大小。
这些挑战限制了我们对类器官进行研究的深度以及我们使用它们作为器官替代品的能力。
理论上,我们对类器官发育的了解可以用来改善未来可移植组织的产生。 研究人员已经在寻找克服局限性的方法,通过开发变通办法,在之前单独培养类器官。将它们结合起来或者使用格子提供赋予组织形状的框架。
大脑类器官符合伦理吗?
在培养皿中生长出毛茸茸的皮肤组织层或代谢性的肝脏滑行可能会让一些人感到不舒服,但只有类器官心脏组织的跳动或类器官大脑皮层产生的脉冲才会引起伦理道德的考虑。
培养大脑类器官的伦理学正在慢慢吸引人们曾经只关注胚胎发育问题的关注。 “人类”神经组织的活动什么时候才足够?
一方面,类器官为神经发育模型提供了急需的洞察力,使我们能够更好地理解诸如老年痴呆症疾病或自闭症。
然而,他们遵循反映实际情况的倾向胚胎神经系统,或者甚至闪烁着我们可能看到的那种波浪正在形成的大脑,对于个人自主性的定义,存在与哲学和道德关注重叠的问题。
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