3D打印具有模拟组织再生和癌症的类组装体

供稿人：连伟龙，连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

类器官（organoid）是由实验室培养的干细胞衍生出来的类似器官的组织，通常被称为微型器官。但是，当前的类器官模型由于无法模仿成熟的器官结构和相关的组织微环境而受到限制。为了克服这些局限性，韩国浦项科技大学提出一种称为类组装体（assembloid）的微型器官的新概念，这种类组装体，超越了类器官，在结构和功能上重现了人体组织。

研究者通过3D打印技术，将上皮细胞、基质层和外层肌肉细胞构成多层膀胱类组装结构（如图1所示），形成围绕着基质和外层肌层的类器官组装体。研究发现这些类组装体在单细胞转录组水平上具有成熟成年膀胱的细胞组成和基因表达特征，并可模拟正常组织对损伤的体内再生反应。

图1 基于3D打印的膀胱肿瘤重组过程示意图

图 2 显示了来自CAF的BMP信号诱导肿瘤细胞中FOXA1表达的模型

在此基础上研究者们进一步开发了患者特异性的肿瘤类组装体，以模拟尿路上皮癌的体内病理生理情况。通过研究增强子重编程表观遗传地控制肿瘤亚型可塑性的工作，发现由基质骨形态发生蛋白（BMP）诱导的肿瘤FOXA1是驱动增强子重编程，并确定肿瘤表型的主要先驱因子（如图2所示），揭示了来自肿瘤微环境的信号决定肿瘤细胞可塑性的新机制。

该研究开发出的类组装体的精确模拟人体组织的多层微型器官，是一种新颖的、超越传统类器官的患者定制化人体器官，为开发治疗难治性疾病的个性化治疗开辟了新的途径。

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