类器官是一类模拟人体器官的三维细胞群，目前正在被开发用于药物测试，且有望替代一些动物实验。4月24日，Nature杂志同一天刊发两篇论文：肠道类器官及大脑类器官均获得突破。这些成果有望为结肠癌及一种神经系统疾病的药物开发带来新希望。

　　在题为“Antisense oligonucleotide therapeutic approach for Timothy syndrome”的论文中，来自斯坦福大学的研究团队，聚焦一种名为Timothy综合征的的疾病，该疾病是一种涉及自闭症、神经系统问题和心脏病的遗传性疾病，由CACNA1C基因突变引起（CACNA1C编码一种钙离子进入包括神经元在内的细胞的通道）。目前，没有很好的动物模型来研究Timothy综合征，因为在啮齿动物中，相关突变并不总是能引起与人类疾病相同的症状。

　　为了克服这一障碍，研究团队转向了类器官，来重现这种疾病。他们从3名携带导致Timothy综合征的突变基因的人身上提取了干细胞，并培养了大约250天。科学家们用一些信号分子处理这些细胞，使他们转变成包含大脑皮层中发现的每种神经元的大脑类器官。

　　为了给类器官创造一个更逼真的环境，研究小组将这些结构注入大鼠的大脑，在那里，这些细胞与大鼠自身的神经元形成了联系。这就形成了一个系统，研究人员可以在其中测试这种疾病的潜在治疗方法。

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　　人类神经元有4种不同形式的钙通道，在Timothy综合征中只有一种有缺陷。因此，研究人员认为，消除突变的通道将允许其他正常的通道“接手”。为了做到这一点，他们开发出了一种反义寡核苷酸（ASO），能够通过干扰基因转录物，阻止细胞产生突变形式的蛋白。在研究人员将这些寡核苷酸注射到大鼠的大脑中两周后，类器官和周围神经元中大多数有缺陷的钙通道已经被其他形式的蛋白质所取代。类器官中的神经元也改变了形状——从类似于Timothy综合征患者的小而不复杂的形式，变成了更大、更复杂的健康神经元的典型形状。领导该研究的神经科学家Sergiu Pașca表示，其团队希望最终能够在临床试验中测试该ASO疗法。

　　类器官倾向于在紧密的球体中生长，因此研究人员在支架上培养细胞，以重现在真实肠道组织中看到的管状结构。

　　为了创造结肠癌模型，他们对细胞进行了工程改造，使其含有附着在致癌基因上的光敏蛋白。这使得他们可以使用蓝色激光开启基因，并在类器官的特定部位触发肿瘤的生长，然后观察肿瘤在几周内的变化。当研究人员将癌细胞注射到小鼠体内时，肿瘤看起来与人类结直肠癌中的肿瘤相似。

　　共同领导该研究的生物工程师Matthias Lütolf 表示，他们将继续优化肠道类器官，以更好地反映人体系统，并希望它们最终能在某些情况下取代动物模型。

　　“这两项研究设计得非常好。过去10年里，科学家们花了很多时间来开发类器官。随着在开发模拟不同器官的类器官方面不断突破，现在是时候更多地思考如何使用这些模型了。”威尔康奈尔医学院的化学生物学家Shuibing ChenS说道。

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