Celloger活細胞成像技術(shù)助力皮膚類器官的研究
皮膚類器官的發(fā)展歷程
類器官（Organoids）這一概念最早由科學家在2009年提出，是指通過干細胞在體外三維培養(yǎng)條件下形成的、具有與相應(yīng)器官類似結(jié)構(gòu)與功能的“微型器官”。皮膚類器官作為其中的重要分支，發(fā)展相對較晚，但近年來進展迅速。
2013年起，研究者嘗試利用人多能干細胞誘導出皮膚的多層組織；2017年，隨著培養(yǎng)基配方與信號通路調(diào)控手段的優(yōu)化，皮膚類器官開始出現(xiàn)毛囊和皮脂腺等結(jié)構(gòu)；2020年，Lee 等人成功構(gòu)建出具有毛發(fā)生長能力的皮膚類器官，為皮膚再生與移植提供了可能。至此，皮膚類器官已從最初的“二維皮膚片段”，逐步進化為具備多層次結(jié)構(gòu)和功能的“迷你皮膚”。
皮膚類器官的研究與應(yīng)用
皮膚不僅是人體最大的器官，還是第一道免疫屏障。類器官為皮膚科學提供了前所未有的研究平臺，其應(yīng)用主要包括：
盡管皮膚類器官具有廣闊的應(yīng)用前景，但其研究也存在挑戰(zhàn)：
參考文獻
Sato T, et al. (2009). Single Lgr5 stem cells build crypt–villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature, 459: 262–265.
Itoh M, et al. (2013). Generation of 3D skin equivalents fully reconstituted from human iPS cells. PLoS ONE, 8(10): e77673.
Toyoshima KE, et al. (2017). Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches. Nature Communications, 8: 15397.
Lee J, et al. (2020). Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells. Nature, 582: 399–404.
Yang R, et al. (2022). Generation of skin organoids with hair follicles from human pluripotent stem cells. Nature Protocols, 17: 2060–2085.
Niehues H, et al. (2018). 3D skin models for psoriasis: exploring immune–epithelial interactions. Experimental Dermatology, 27(5): 501–508.
類器官（Organoids）這一概念最早由科學家在2009年提出，是指通過干細胞在體外三維培養(yǎng)條件下形成的、具有與相應(yīng)器官類似結(jié)構(gòu)與功能的“微型器官”。皮膚類器官作為其中的重要分支，發(fā)展相對較晚，但近年來進展迅速。
2013年起，研究者嘗試利用人多能干細胞誘導出皮膚的多層組織；2017年，隨著培養(yǎng)基配方與信號通路調(diào)控手段的優(yōu)化，皮膚類器官開始出現(xiàn)毛囊和皮脂腺等結(jié)構(gòu)；2020年，Lee 等人成功構(gòu)建出具有毛發(fā)生長能力的皮膚類器官，為皮膚再生與移植提供了可能。至此，皮膚類器官已從最初的“二維皮膚片段”，逐步進化為具備多層次結(jié)構(gòu)和功能的“迷你皮膚”。
皮膚類器官的研究與應(yīng)用
皮膚不僅是人體最大的器官，還是第一道免疫屏障。類器官為皮膚科學提供了前所未有的研究平臺，其應(yīng)用主要包括：
- 發(fā)育與再生研究
- 通過皮膚類器官，可以追蹤角質(zhì)形成細胞、成纖維細胞、黑色素細胞等在皮膚發(fā)育過程中的分化與相互作用。
- 為毛囊再生、皮膚修復以及燒傷治療提供實驗依據(jù)。
- 疾病建模
- 在銀屑病、特應(yīng)性皮炎模型中，研究炎癥環(huán)境對皮膚屏障功能的影響。
- 利用患者來源的皮膚類器官構(gòu)建黑色素瘤、皮膚癌模型，用于研究癌細胞侵襲與免疫應(yīng)答。
- 藥物與化妝品篩選
- 模擬真實皮膚微環(huán)境，可評估新藥對皮膚細胞增殖、分化及屏障功能的作用。
- 在化妝品領(lǐng)域，用于檢測美白、抗衰、修復等活性成分的功效與安全性。
盡管皮膚類器官具有廣闊的應(yīng)用前景，但其研究也存在挑戰(zhàn)：
- 結(jié)構(gòu)復雜，難以通過傳統(tǒng)方法實時觀察；
- 培養(yǎng)周期較長，需要持續(xù)監(jiān)測；
- 藥物作用效果往往是動態(tài)過程，而終點檢測無法完整捕捉。
- 可在培養(yǎng)過程中實時、無損地觀察類器官的發(fā)育與變化；
- 借助多通道熒光，能同時記錄細胞活性、代謝狀態(tài)和凋亡情況；
- 結(jié)合自動化分析，實現(xiàn)對類器官大小、形態(tài)定量評估。
參考文獻
Sato T, et al. (2009). Single Lgr5 stem cells build crypt–villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature, 459: 262–265.
Itoh M, et al. (2013). Generation of 3D skin equivalents fully reconstituted from human iPS cells. PLoS ONE, 8(10): e77673.
Toyoshima KE, et al. (2017). Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches. Nature Communications, 8: 15397.
Lee J, et al. (2020). Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells. Nature, 582: 399–404.
Yang R, et al. (2022). Generation of skin organoids with hair follicles from human pluripotent stem cells. Nature Protocols, 17: 2060–2085.
Niehues H, et al. (2018). 3D skin models for psoriasis: exploring immune–epithelial interactions. Experimental Dermatology, 27(5): 501–508.
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