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：西安交通大學機械制造系統(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，當前的類器官模型由于無法模仿成熟的器官結構和相關的組織微環(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，在結構和功能上重現(xiàn)了人體組織。

研究者通過3D打印技術，將上皮細胞、基質層和外層肌肉細胞構成多層膀胱類組裝結構（如圖1所示），形成圍繞著基質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胞轉錄組水平上具有成熟成年膀胱的細胞組成和基因表達特征，并可模擬正常組織對損傷的體內再生反應。

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信號誘導腫瘤細胞中FOXA1表達的模型

在此基礎上研究者們進一步開發(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病理生理情況。通過研究增強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)由基質骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）誘導的腫瘤FOXA1是驅動增強子重編程，并確定腫瘤表型的主要先驅因子（如圖2所示），揭示了來自腫瘤微環(huán)境的信號決定腫瘤細胞可塑性的新機制。

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