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類器官培養(yǎng)（Organoids culture）是指利用成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞，通過體外三維（3D）培養(yǎng)，生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的組織類似物。在活性小分子、重組蛋白、培養(yǎng)基添加劑等物質(zhì)作用下，培養(yǎng)得到具有某種特定器官或組織特征的微型結(jié)構(gòu)，建立與體內(nèi)的來源組織或器官高度相似的模型，并且能夠長期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)^[1]。

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▲類器官生成

類器官是源自人的模型，其組織和功能更接近于生理細(xì)胞的組成和行為。類器官具有更穩(wěn)定的基因組，更適合于生物轉(zhuǎn)染、大規(guī)模基因組篩選或高通量藥物篩選。
另外，類器官可以從單個(gè)組織或細(xì)胞中產(chǎn)生，有助于精準(zhǔn)診斷和治療。與動(dòng)物模型相比，類器官模型的操作更為簡便，可用于研究疾病的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制。因此，在器官發(fā)育、精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)、藥物篩選、基因編輯、疾病建模等領(lǐng)域，類器官模型具有廣泛的應(yīng)用前景。

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小分子在類器官培養(yǎng)中的常見應(yīng)用

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，研究人員不斷改進(jìn)類器官培養(yǎng)方法，包括利用小分子化合物、重組蛋白以及特殊培養(yǎng)基等。尤其是小分子化合物能夠模擬細(xì)胞信號通路、促進(jìn)細(xì)胞發(fā)育和增殖，在類器官培養(yǎng)中起到了重要的作用。

小陶收集了一些類器官培養(yǎng)方法中涉及到的常見小分子，大家一起來看看具體的應(yīng)用方法吧~

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毛喉素(T2939)

腺苷酸環(huán)化酶激活劑，可以增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cAMP）的水平。Forskolin可以誘導(dǎo)多種類型細(xì)胞的分化并激活核受體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。常用于神經(jīng)元分化和肝臟、甲狀腺、血管類器官的培養(yǎng)。

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◆推薦使用濃度：10 μM^[2]

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CHIR-99021 (T2310)

一種高選擇性 GSK-3α/β抑制劑，也是一種有效的 Wnt/β-catenin 信號通路激活劑，此外，CHIR-99021能誘導(dǎo)細(xì)胞自噬(autophagy)，還可以增強(qiáng)小鼠和人類胚胎干細(xì)胞的自我更新。CHIR-99021和其他試劑結(jié)合使用，能刺激體細(xì)胞重編程為干細(xì)胞，常在?心臟、肺臟、腎臟和視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)中用到。

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◆推薦使用濃度：2 μM^[3]

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A 83-01 (T3031)

TGF-β通路抑制劑，抑制ALK5/4/7激酶活性，常被用于抑制iPSCs的分化，維持體外細(xì)胞的自我更新，在類器官培養(yǎng)中應(yīng)用廣泛，包括?胃腸道、肝臟、內(nèi)耳、胰腺、前列腺、甲狀腺以及乳腺類器官的培養(yǎng)。

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◆推薦使用濃度：1 μM^[4]

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注意：該產(chǎn)品在溶液狀態(tài)下不穩(wěn)定，建議現(xiàn)配現(xiàn)用。（推薦溶解濃度：5 mg加入5.93 mL的DMSO溶液溶解到2 mM，-20℃分裝保存。）

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SB-431542（T1726）

是一種具有選擇性TGF-β I 型受體ALK5的抑制劑，對 ALK4 和 ALK7 也有一定的抑制活性。SB 431542 可以用于干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，以及?肺和內(nèi)耳類器官?的培養(yǎng)。

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◆推薦使用濃度：10μM^[5]

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SB 202190（T2301）

是一種高效的p38 MAPK激酶抑制劑，靶向作用p38α/β，具有抗癌活性。SB202190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、前列腺、乳腺類器官?的培養(yǎng)。

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◆推薦使用濃度：10μM^[16]

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Y-27632（T1870）

是ROCK-I 和 ROCK-II的抑制劑，Y-27632 2HCl（T1725）是其二鹽酸鹽形式，對Rock具有同樣的抑制作用。Y-27632處理人胚胎干細(xì)胞，可抑制干細(xì)胞的凋亡，提高克隆效率，延長細(xì)胞的傳代。Y-27632可用于多種類器官的培養(yǎng)，包括?胃腸道、腦、肺、前列腺、乳腺、血管、視網(wǎng)膜等。

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◆推薦使用濃度：5-10 μM^[7]（也有文獻(xiàn)用10mM^[8]，視情況而定）

Gastrin I, human（TP2030）

別名胃泌素1，是胃中產(chǎn)生的內(nèi)源性肽，可以刺激胃泌酸腺區(qū)黏膜和十二指腸黏膜的DNA、RNA和蛋白質(zhì)合成，從而促進(jìn)黏膜細(xì)胞生長、增殖，常用于?胃腸道、肝臟、胰腺類器官?培養(yǎng)，尤其是在胃腸道類器官的培養(yǎng)過程中，添加Gastrin I可以延長類器官的存活時(shí)間。

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◆推薦使用濃度：10 μM^[9]?（也有文獻(xiàn)用1nM^[10]，視情況而定）

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結(jié)語

各類小分子、重組蛋白和特殊培養(yǎng)基等新興培養(yǎng)方法為類器官培養(yǎng)提供了更多選擇，有助于模擬生理環(huán)境中的發(fā)育和疾病過程。研究人員可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求選擇合適的培養(yǎng)方法，并結(jié)合細(xì)胞和分子水平的分析，深入探究相關(guān)組織器官的發(fā)育和疾病機(jī)制。小伙伴們在進(jìn)行類器官培養(yǎng)過程中還會用到哪種小分子，歡迎評論區(qū)留言分享哦~

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參考資料：

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