韩国全南国立大学基于3D干细胞球体和类器官的组织修复与再生策略

3D打印科研前沿
2022
05/12
09:57
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来源:韩国全南国立大学


传统的2D单层细胞培养缺乏生理相关性,很难模拟器官功能的关键特征,预测能力较差。为解决这一困境,科学家将目光转向了3D细胞培养。其中,基于干细胞的3D球体和类器官有助于指导干细胞的特定功能、生长和发生,可近生理模拟细胞-细胞、细胞-基质之间的相互作用,在组织修复和再生领域显示了巨大的应用潜力。

在此,韩国全南国立大学Jangho Kim团队综述了近年来3D干细胞球体和类器官的诸多治疗策略,包括组织修复和再生的工程技术,综述以题为“Therapeutic strategies of three-dimensional stem cell spheroids and organoids for tissue repair and regeneration”发表在Bioactive Materials上。首先,作者介绍了3D细胞培养发展的时间轴和历史起源(图1)。随后,详细介绍了传统2D干细胞培养、干细胞球体和类器官培养的工程学构建方法,及其在组织修复和再生治疗的研究进展。最后,作者指出提高干细胞移植的存活率和治疗效率仍然是当前3D干细胞在改善治疗方面亟待攻克的难题。基于当前研究现状,作者认为利用先进的工程学技术有望突破干细胞治疗的局限性,提高细胞球和类器官的产量、大小及成熟度,最大化体现干细胞组织修复和再生治疗效果,可谓挑战与机遇并存。

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图1 3D细胞培养的历史起源和发展时间表

文章解读
1、3D干细胞球体培养的工程学构建方法包括悬滴法、孔板法、旋转法、以及基于水凝胶、磁体、微流控技术的研究方法。干细胞球在组织修复和再生的研究包括骨组织、软骨组织、神经组织、血管、牙齿、皮肤等的修复与再生。

2、作者详细罗列了干细胞类器官成熟的工程技术,包括基于微孔阵列、微流控、生物反应器、水凝胶等多种研究手段,并介绍了干细胞衍生的各种类器官在治疗方面的研究进展。

3、干细胞球体可通过改善干细胞的分化和旁分泌作用来促进组织或器官再生,无需具备完全分化的器官特征,而类器官则具有完全分化的器官特征。换而言之,球体主要用于组织再生,而类器官主要用于器官功能恢复。

文章来源:
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.03.039

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