陳根：細胞競爭微環境促進類器官的產生，為器官培養提供新思路_風聞

文/陳根

一直以來，脊髓損傷、腎病、帕金森、漸凍症等疾病，都是困擾醫學界的難題，也給患者帶來極大痛苦，而能為這些疾病帶來突破性治療進展的，非幹細胞治療莫屬。在幹細胞研究和治療中，細胞和細胞之間通過間質連接在一起形成細胞團，由於細胞內基因的差異化表達，進而形成了各類器官和組織。

與傳統2D細胞培養模式相比，3D培養的類器官包含多種細胞類型，能夠形成具有功能的**“微器官”****，**而這除了幫助研究人員通過利用動物模型來進行疾病研究和藥物開發外，還為移植器官短缺這一嚴重問題帶來了福音。

在幹細胞培養過程中，介導哺乳動物產前和產後生長的關鍵因子Igf1（insulin-like growth factor 1，胰島素樣生長因子1）通過組織中廣泛表達的Igf1受體（Igf1r）發揮作用，調節有絲分裂、抗凋亡和轉化途徑。Igf1r受損會導致生長遲緩，甚至新生兒死亡。

基於此，來自東京大學和斯坦福大學的研究人員在Cell Stem Cell發表論文，證明小鼠宿主胚胎中Igf1r的缺失營造了一種“細胞競爭微環境”（cell-competitive niche），大大增加了種內和種間齧齒類動物嵌合體中的供體嵌合體。重要的是，Igf1r 缺失並不影響早期胚胎髮育。

研究過程中，研究人員在小鼠胚胎中刪除了胰島素樣生長因子1受體（Igf1r），並在幾個器官中創造了一個允許的“細胞競爭微環境”，通過對該小鼠的研究，發現供體細胞主要在 Igf1r 缺失的小鼠胚胎中增殖。

研究人員認為，可能的原因是敲除 Igf1r 後，能夠在多個器官中創造一種競爭性的微環境，從而使得小鼠種內和小鼠/大鼠種間供體的嵌合體從胚胎第11天開始就不斷增加。

**此外，**從Igf1r缺失嵌合體的大體外觀和身體各部分比例的一致性來看，宿主和供體組織在發育過程是協調生長的。而這種Igf1r敲除所營造的競爭性微環境使得小鼠嵌合體中幾乎完全誘導供體來源的器官。比如作者發現，在Igf1r缺失的小鼠中，供體細胞完全可以產生所有的腎和肺的完整組分。

同時**，Igf1r缺失並不影響早期的胚胎髮育過程，因此研究人員認為，可以通過囊胚互補產生具有高水平器官嵌合體的種間胚胎**，目前，通過囊胚互補的種間器官已經成功在齧齒動物中產生，但是在進化上更遙遠的物種中還沒有成功，還有待進一步的探索。

這一觀察提出了細胞競爭微環境促進體內器官產生的新概念，或將在未來為人類器官移植帶來重大貢獻。