“免疫化类器官”来袭:同时保留组织固有免疫细胞的人类器官模型
一、引子:类器官研究的崛起
类器官(organoids)是利用干细胞或组织细胞在三维培养体系中形成的微缩“类器官”模型,它们能够在一定程度上模拟真实组织的结构与功能。过去十年,类器官技术迅速发展,在发育生物学、疾病建模、药物筛选和再生医学中发挥了重要作用。然而,传统类器官普遍缺乏一个关键组成部分——免疫系统。由于免疫细胞在发育、疾病和药物反应中具有重要作用,如何在类器官中保留并维持功能性免疫细胞,成为该领域的重大挑战。
二、研究背景:免疫系统缺席的局限
传统类器官多来源于干细胞分化或组织切片,虽然能形成上皮、间质、血管等结构,但免疫细胞通常在体外培养过程中逐渐丢失。这限制了类器官在以下方面的应用:
1. **炎症与免疫反应研究**:缺乏免疫细胞使得类器官无法模拟组织在病原感染或免疫应答中的真实状态。
2. **药物安全性与毒理学**:许多药物的副作用与免疫反应相关,缺乏免疫成分的类器官难以预测这些效应。
3. **肿瘤免疫研究**:在癌症免疫治疗(如检查点抑制剂)评估中,免疫细胞是必不可少的,但传统类器官无法复现肿瘤微环境的免疫成分。
三、Nature 报道的突破:免疫化类器官
2024 年,《Nature》发表了一项里程碑式研究,报道了科学家成功构建“免疫化类器官(immune organoids)”,在体外同时保留了组织固有免疫细胞。这一模型实现了器官微环境与免疫系统的整合,为研究人类疾病和个体化治疗提供了前所未有的工具。
研究团队通过改良的组织处理与培养体系,避免了传统消化与分离步骤中免疫细胞的流失。他们在人体肠道、肺组织以及肝脏来源的类器官中成功保留了组织驻留的免疫细胞群,包括 T 细胞、B 细胞、巨噬细胞和树突状细胞。更重要的是,这些免疫细胞在体外培养中保持活性并能对刺激作出反应。
四、关键发现与结果
1. **免疫细胞的长期存活**:研究显示,在免疫化类器官中,免疫细胞可存活数周甚至数月,显著长于传统培养体系。
2. **功能验证**:在外源病原体或抗原刺激下,T 细胞能产生细胞因子,B 细胞能分化为浆细胞并分泌抗体,巨噬细胞和树突状细胞能执行吞噬与抗原呈递功能。
3. **个体化差异**:不同供体来源的免疫化类器官在免疫细胞构成和应答上存在显著差异,反映了个体免疫背景的特征。