胰腺(pancreas)是一种由内分泌和外分泌腺构成的重要器官,深度参与消化和代谢平衡。内分泌胰岛(islets)负责分泌胰高血糖素和胰岛素以调节血糖水平,而外分泌腺则通过胰腺导管和腺泡分泌消化酶,帮助消化蛋白质、淀粉和脂肪。然而,在临床和医学研究中,构建合理的胰腺模型一直是一大挑战,胰腺活检可能导致复杂的并发症,且手术取得的胰腺样本往往无法代表正常组织的生理状态。此外,基于啮齿动物的体内模型在成本和培养时间上也存在局限。传统的2D细胞培养模型不仅缺乏细胞极性,还不能准确模拟细胞之间的相互作用以及细胞与细胞外基质的关系。
相较而言,类器官技术作为一种通过细胞自组织形成的3D细胞集合体,能够更好地模拟源组织的结构与功能,逐渐成为胰腺研究的重点平台。类器官能够表征胰腺的表观遗传学、转录组学及蛋白组学特征。加州大学微生物与分子遗传学系的研究团队于2025年在《Experiment & Molecular Medicine》期刊上发表了一篇综述论文,详细探讨了胰腺导管腺癌类器官的历史与应用,提供了类器官从培养到应用的综合参考。
胰腺起源于内胚层和中胚层的两个不同区域,在发育过程中受中胚层动态信号的调控。胰腺祖细胞特化后,中胚层间充质细胞聚集形成胰腺间充质,深度参与胰腺器官的发生,因此,胰腺是一个多组织器官,具有高度异质性。在这一背景下,从干细胞获得胰腺类器官的难度和复杂性,长期以来成为研究者们亟待解决的问题。2012年,瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员首次证明,胚胎小鼠胰腺祖细胞可以培育成具有腺泡、导管和内分泌分化潜能的自组织3D结构。
这一研究表明,胰腺祖细胞的体外维持和扩增需要活性Notch和FGF信号传导来重建体内微环境的信号传导。同时,去除FGF1并抑制FGF信号传导是促进内分泌细胞形成的必要条件。FGF家族在哺乳动物体内普遍存在,并对胰腺、肺、心脏等几乎所有器官的发育起着重要作用。尽管胎儿来源的胰腺类器官在研究中取得了显著进展,但其获取困难及伦理问题限制了它们的广泛应用。成人组织则提供了丰富的组织干细胞来源,并具有一定的再生能力。
近年来,加拿大多伦多大学的研究者通过复杂的生长因子组合和信号通路调控成功地从人胚胎干细胞中获得了具有腺泡和导管结构的胰腺类器官。这一进展显示出通过合适的条件和调控,可以有效促进人类胰腺类器官的生成和分化,同时克服很多传统方法的局限.
值得注意的是,95%的胰腺癌发生在外分泌腺,特别是胰腺导管腺癌(PDAC),因诊断晚、治疗效果差,已成为致死率较高的恶性肿瘤之一。研究者们尝试从正常及PDAC小鼠和人胰腺组织构建类器官模型,研究表明其可在体外保持扩增并具有良好的转化潜力。此外,从成人胰腺分离得到的人类正常胰腺导管类器官同样具有重要的研究价值,这让我们能够基于相似的增殖速率与肿瘤细胞进行对照研究,探讨与肿瘤相关的表型差异与基因表达特征。
总之,类器官作为一种新型的生物医疗平台,能够有效填补传统模型在胰腺研究中的不足,尤其是在避免伦理限制、实现个体化研究方面具有巨大潜力。强烈推荐关注尊龙凯时在胰腺类器官及相关领域的最新研究动态,在推动胰腺相关疾病的研究与治疗上可能产生深远的影响。