科技日報記者 張夢然
瑞士洛桑聯邦理工學院一組團隊利用干細胞制造了全新三維類器官——“布多伊德”。這種類器官展現了發育中肢體的多個關鍵特征，包括對稱破缺（塑造肢體的第一步）和早期軟骨形成。該研究發表在最新一期《科學進展》雜志上。
在胚胎早期發育階段，身體器官的構建依賴于不同細胞類型之間化學信號的交換。以肢體發育為例，肢體表面一層被稱為“頂端外胚層脊”（AER）的薄層皮膚細胞會發出信號，引導下方細胞群生長并形成骨骼、軟骨和結締組織。然而，AER細胞的存在時間短暫，且同時分泌多種信號分子，這使其難以研究。為克服這一難題，科學家常轉向一種在實驗室培養的微型器官——類器官，其為研究細胞在組織形成過程中的行為和相互作用提供了可控平臺。
以往大多數與肢體相關的類器官模型僅關注中胚層，忽略了AER和其他皮膚細胞（表層外胚層）在肢體形成中的指導作用。此次為制造“布多伊德”，研究團隊從小鼠胚胎干細胞中培養出混合細胞群，這些細胞自然形成了類似AER、表層外胚層和中胚層細胞，基本涵蓋了發育中肢體的所有主要細胞類型。當這些細胞被聚合時，它們能夠自我組織成三維結構。團隊隨后利用該系統研究AER細胞是如何引導組織形成的。
“布多伊德”提供了一種全新的實用系統，使人們能夠探索胚胎發育中難以深入研究的領域，例如細胞如何協調行為、早期結構如何發育以及軟骨如何形成。其應用不僅限于基礎研究，未來還將涉及先天性疾病建模、測試可能損害肢體發育的化學物質，甚至促進再生醫學的應用。
總編輯圈點
“布多伊德”為生物醫學研究提供了一種更符合倫理的替代方案。在這一領域，傳統上高度依賴動物實驗，而全新的基于干細胞的方法能很好地重現胚胎組織的關鍵特征，許多曾經需要使用大量胚胎的實驗，現在都可以在受控的類器官系統中進行。這不但有助于替代和減少在發育研究中的動物使用，還將助力藥物毒性篩查并推動再生醫學，為軟骨等人體組織修復等提供新思路。
