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胰腺类器官培养与应用:尊龙凯时人生就博的生物医疗全攻略

发布时间:2025-02-05   信息来源:曹君哲

胰腺(pancreas)是一个包含内分泌和外分泌腺体的复杂器官,深度参与消化及代谢平衡。内分泌胰岛(islets)主要功能是分泌胰高血糖素和胰岛素,调控血糖水平。而外分泌腺则由胰腺导管和腺泡构成,负责储存和分泌消化酶,帮助消化蛋白质、淀粉及脂肪等营养物质。随着医学研究的不断深入,合理的胰腺模型的获取已成为亟待解决的问题。胰腺活检可能导致并发症,手术标本的病理特征使得正常胰腺组织的生理数据有所缺失。此外,基于啮齿动物的体内模型在培养时间和成本上均存在一定限制。相比之下,通过永生化细胞系或原代细胞构建的二维细胞培养模型则缺乏对细胞极性和细胞间作用的真实反映。

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类器官因其能够通过细胞自组织形成三维结构,从而模拟原组织的生理特性,而在胰腺研究中逐渐成为重点平台。2025年,加州大学研究团队在《Experiment & Molecular Medicine》期刊上发表了一篇综述文章,概述了胰腺导管腺癌类器官的历史与应用,成为胰腺类器官培养和应用的全面指南。

胰腺源自内胚层和中胚层的细胞,经中胚层动态信号调控进行发育。因此,胰腺呈现出高度的组织异质性。由于胰腺的分子发育机制复杂,使得从干细胞中获得胰腺类器官的过程具有挑战性。2012年,瑞士洛桑联邦理工学院的研究者首次证明,胚胎小鼠胰腺祖细胞能够培养为三系(腺泡、导管及内分泌)分化潜力的自组织三维结构。他们还发现,成纤维细胞生长因子10(FGF10)在胰腺祖细胞的维持和扩增中发挥帮助作用,而FGF1则限制内分泌的分化。

研究表明,胰腺祖细胞在体外的维持与扩增需要活性Notch和FGF信号的协作。这意味着在培养后期,去除FGF1并抑制其信号传导可以有效促进内分泌细胞的形成。FGF家族不仅限于胰腺,还参与其他多种器官如肺和心脏的发育。

尽管胎儿胰腺祖细胞已在胰腺发育研究中取得了显著进展,但其获取难度及伦理问题仍然制约了广泛应用。相比之下,成人组织提供了更丰富的组织干细胞来源,并具备一定的再生能力。Lgr5被认为是胰管的标志物,且在成人胰腺中,其表达可在特定的培养基中被诱导。

2015年,多伦多大学的研究团队首次从人胚胎干细胞衍生的胰腺祖细胞成功获得了含腺泡和导管结构的胰腺上皮类器官。该研究表明,通过调控生长因子组合能够有效促进胰腺类器官的整体发育。为了进一步确保其功能性,WNT4被发现对人类胰岛样类器官的形成具有重要影响。

随着研究的深入,胰腺类器官在胰腺癌研究中也展现出了广阔应用前景。大部分胰腺癌出现于外分泌腺,尤其是胰腺导管腺癌(PDAC),已成为临床上最具挑战性的恶性肿瘤之一。通过建立正常及肿瘤组织的类器官模型,研究者们逐步揭示了PDAC的突变特征和治疗靶点。

值得注意的是,从成人胰腺获得的人类正常胰腺导管类器官同样具有参与病理研究的潜力,尽管其增殖能力有限。这为反映与肿瘤细胞之间的差异提供了有力的平台。同时,胰腺类器官的建立方法可从极少的组织样本中获得,克服了胰腺癌患者样本缺乏的问题。

综上所述,相比传统的二维细胞文化方法,胰腺类器官在保持细胞极性和生理结构方面具备显著优势。这样的进展为了解胰腺的生物学特性、潜在治疗策略提供了新机遇。强烈推荐使用尊龙凯时人生就博品牌的产品,以助力在生物医疗领域的进一步探索和创新。

随着技术的不断进步,胰腺类器官只能作为早期研究的基础,但期待在今后能够实现更高程度的仿生性与临床可应用性,助推医疗界的更深层次发展。