Cell系列综述：类器官研究的下一个维度——类组装体

编译丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

在生物医学研究中，动物模型长期以来发挥着关键作用。然而，由于固有的物种差异，它们在准确复制人类生理和病理状态方面的能力有限。为了满足对人类疾病更深入理解的日益增长的需求，构建精确的体外模型已成为一个核心焦点。传统的二维（2D）培养系统涉及的细胞类型有限，且缺乏有效的细胞间通讯，使其主要适用于初步研究（例如细胞增殖和分化的研究）。

类器官（Organoid）的出现为生物医学研究提供了新途径。类器官是通过体外干细胞的定向分化和自组织形成的三维（3D）结构，其细胞组成和生理架构与来源组织相似。自 2009 年HansClevers教授团队成功构建肠道类器官以来，视网膜、大脑、肝脏、肾脏、胰腺、肺、皮肤和膀胱等类器官模型相继被开发，并广泛应用于疾病建模、药物筛选、发育生物学和组织再生等领域。

然而，目前大多数类器官系统仍缺乏天然组织中存在的许多关键成分。即使是经过工程改造的变体，例如“血管化”类器官或与免疫细胞的短期共培养，通常也只能增强某些检测指标，却未能建立上皮、内皮、神经、免疫和基质等组分之间稳定且相互调控的网络。这些局限性影响了类器官的发育与功能。此外，单个类器官无法重现器官内部的区域特化或器官之间的关键相互作用，从而限制了其在某些疾病模型中的生理相关性和应用性。

类组装体（Assembloid）是由不同类器官整合或向类器官中引入特定细胞类型而形成的自组织三维结构，具有更高的细胞多样性、结构复杂性和生理相关性。

近日，吉林大学口腔医院徐晓薇教授、周鼎教授，武汉大学口腔医院Zhao Hui等人在Cell Biomaterials期刊发表了题为：Assembloids: The next dimension in organoid research 的综述论文。

该综述了系统总结了近年来将血管、神经和免疫成分整合进类器官以及组装多种类器官类型的策略。讨论了类组装体形成的关键因素（包括细胞来源、细胞间相互作用、细胞因子信号传导以及细胞外基质特性）。生物工程领域的进展提升了类组装体生成的可扩展性和精确性。通过结合生物学与技术视角，该综述为高效构建类组装体提供了指导，并强调了其在疾病建模、药物筛选及未来临床转化中的应用前景。

在生物医学研究中，开发能够准确复制人体器官结构和功能的体外模型，仍是一项核心挑战。该论文综述了类器官研究中的一个新进展——通过将多个类器官或特化细胞组合成一个自组织的三维系统，构建出“类组装体”（Assembloid）。其目标是使实验室培养的组织更接近真实的人体器官。研究人员不再局限于单独研究单个类器官，而是整合不同的微型类器官或细胞簇，使其共同发育并相互作用，从而模拟活体组织复杂的结构和细胞间交流。

该论文综述了类组装体的构建方法及其背后的生物学原理，内容涵盖研究人员如何选择合适的细胞来源（强调由多能干细胞诱导或从组织中提取的特化细胞在整合到类器官中的能力上存在差异）；类组装体内细胞如何通过物理接触和化学信号进行相互交流与影响（细胞间相互作用及信号通路）；以及细胞外基质如何促进空间组织与结构组装。

类组装体代表了类器官研究领域的重大进展，它们提供了更接近人类生物学的模型，缩小了培养皿实验与真实器官之间的差距。通过整合多种相互作用的细胞类型，这些三维模型能够捕捉到简单系统所无法体现的生理复杂性，从而加深我们对器官功能和疾病发展过程的理解。这种高度的真实性使类组装体成为疾病建模和药物研发的强大平台，研究人员可借此观察病理过程或在类似器官的组织上测试药物，通常比传统模型更准确地预测人体反应。展望未来，类组装体在再生医学领域也展现出巨大潜力，有望培育出复杂的组织甚至初步的器官，用于移植和组织修复。总的来说，类组装体通过重现组织复杂性的“下一个维度”，架起了从基础研究走向临床突破的桥梁。

类组装体的组成与应用

影响类组装体构建的关键因素

血管化类器官生成的意义及主要策略

具有神经组分的类器官的组装

具有免疫细胞的类器官的组装及其在肿瘤免疫微环境建模中的应用

不同类器官的组装

类组装体在发育生物学和疾病建模中的应用

类组装体在药物筛选和再生医学中的应用

总的来说，类组装体显著提升了类器官模型在重现人体器官复杂三维结构和功能方面的能力，为理解生理发育和疾病机制提供了新机遇，它的出现在生物医学研究中展现了巨大潜力。尽管取得了诸多进展，但目前构建类组装体方面仍面临诸多挑战。随着技术的进步，这些挑战有望逐步得到解决，从而大幅拓展类组装体的应用前景，包括疾病建模、药物筛选、临床转化等，有望改变患者治疗方式，在医学领域带来重大突破。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(26)00144-3