类器官的基本概念

类器官（Organoids），顾名思义，是指它类似于组织器官。

其实，它本身是一种基于3D体外细胞培养系统建立的，与体内的来源组织或器官高度相似的一种模型。这些3D体外培养系统可复制出已分化组织的复杂空间形态，并能够表现出细胞与细胞之间、细胞与其周围基质之间的相互作用和空间位置形态。而其本身又能做到与体内分化的组织器官具有相似的生理反应，与来源组织具有极高的相似性。

与传统2D细胞培养模式相比，3D培养的类器官包含多种细胞类型，能够形成具有功能的“微器官”，能更好地用于模拟器官组织的发生过程及生理病理状态，因而在基础研究以及临床诊疗方面具有广阔的应用前景。

1.开发背景

对于实体瘤的研究，用3D培养的类器官能够更好的反映原始肿瘤特征。对于研究肿瘤细胞之间通讯、实体瘤结构形成、肿瘤细胞表观遗传学变化以及细胞迁移侵袭等特征更具优势。但是每个实验室可能有不同的样本来源、用自己的培养方法来建立这些3D肿瘤模型，这可能导致实验结果在不同实验室之间难以重复、妨碍了所获得数据的进一步验证和引用。

为了解决这个问题，人类癌症模型倡议组织（Human Cancer Models Initiative，HCMI）选择了美国标准培养物资源中心（ATCC）为科学界提供类器官模型。

2.人类癌症模型倡议组织（HCMI）

图片来自HCMI官网: Map of the Cancer Model Development Centers (CMDCs) and model processing entities.

人类癌症模型倡议组织（HCMI）是美国国立癌症研究所（NCI）---美国国立卫生研究院（NIH）的一部分、英国癌症研究所（CRUK）、Wellcome Sanger研究所（WSI）和Hubrecht Organoid Technology基金会（（HUB）之间的国际合作组织。HCMI的目标是创建多达1000个患者来源的下一代癌症模型（NGCM），例如类器官、条件重编程细胞、神经球或最佳生长条件模型作为公共资源。

HCMI旨在提供模型的病例相关数据，包括模型、衍生组织和正常组织（如可用）的质量检查临床、生物样本和分子特征数据。可用的协调数据可通过NCI的基因组数据共享（GDC）或欧洲生物信息学研究所（EBI）访问。HCMI使用当前的培养技术开发癌症模型，用于转化癌症研究和其他实验。

3.ATCC类器官资源

ATCC与人类癌症模型倡议组织（HCMI）合作，为科学家提供了广泛的下一代3D患者来源的体外癌症模型，包括类器官。

图片来自ATCC官网

类器官是在3D细胞外基质中生长的复杂的自组织微组织。

类器官可能包含多种分化的细胞类型，并表现出细胞极化，并且通常具有中心管腔和其他类似体内的结构特征。类器官能够在培养中长期扩增，同时保持表型和遗传稳定性。目前已有描述患者来源的各种健康和癌症组织来源的原代类器官，包括结肠、小肠、胃、乳腺、食管、肺、肝、前列腺和胰腺。

类器官是研究癌症的宝贵临床前模型，与现有的人类或非人类动物癌症模型相比具有许多优势。类器官培养与连续细胞系的典型二维单层培养有显著差异。

研究结果表明，这些新一代体外模型适用于大规模生物生产。这对于确保这些模型在研究界的广泛可用性至关重要，以促进临床前药物发现和基础癌症研究等应用。

4.应用实例

已发表的文献中，研究人员用来自Illumina的一种能查询超过850,000个CpG位点的微阵列芯片 Epigenetic Infinium Methylation EPIC Bead Chip (EPIC)，对ATCC提供的25种人类癌症类器官（见表1）进行DNA甲基化状态做图景分析。

结果发现所研究的类器官能更好地保留原发组织的表观遗传背景，更接近相应原发肿瘤的DNA甲基化分布。

分析结果还表明这些类器官没有正常细胞的污染，很适合不受干扰的分析。所获得的DNA甲基化数据免费对所有人开放以便于进一步的数据挖掘。

The DNA methylation landscape of human cancer organoids available at the American type culture collection，（https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1762398），这篇文章提供了25种人类癌症类器官的表观遗传指纹特征。已开发的研究表明，这些肿瘤模型对生物医学研究界和制药公司开发抗癌药物非常有用。

更多类器官产品信息可参考ATCC网站：

https://www.atcc.org/cell-products/cell-models/organoids?utm_medium=hero_products&utm_source=atcc&utm_campaign=504-organoid%20&utm_content=organoids_video_06082022#t=productTab&numberOfResults=24

订购热线：010-84415625；

邮箱：atcc@sinozhongyuan.com

参考文献

[1]生物通---人类癌症类器官的甲基化图谱公开

[2]The DNA methylation landscape of human cancer organoids available at the American type culture collection，（https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1762398）

[3]https://ocg.cancer.gov/programs/hcmi/overview