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首個骨骼類器官誕生，它比其他類器官難在哪？
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撰文 | 安娜·戈書亞（Anna Goshua）
翻譯 | 郭曉
類器官（organoids）是模擬人體器官解剖學和功能的微小細胞結構，這種在實驗室培養的器官模型在現代醫學研究中扮演了越來越重要的角色。模擬大腦、肺和其他器官的類器官都已經麵世很長一段時間了，但是為骨骼組織建立類器官模型卻非常困難。這是因為不同類型的骨骼細胞都存在於特殊的細胞外基質中，而這裏的細胞外基質是一套由膠原蛋白和礦物質組成的網絡，它們一直處在不斷變化的狀態下。
此前已經有研究人員嚐試構建骨骼的類器官，但他們並沒有捕捉到骨細胞是如何與這種基質同時形成並與之相互作用的。研究人員表示，現在他們已經建立了一套逼真的骨骼模型，或許可以更好地應對一係列具有挑戰性的骨骼疾病。
荷蘭拉德堡德大學醫學中心的細胞生物學家阿納·阿基瓦（Anat Akiva，這項研究的主要作者）表示，發表於《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）雜誌的研究展示了首個骨骼類器官，並提供了一個在骨骼形成時非常關鍵的早期階段的“綜合視角”。
阿基瓦和同事發現，當他們使用機械力模擬人體骨骼形成所需的壓力時，他們不僅能使骨髓幹細胞轉變為造骨細胞和生長調節骨細胞，還能使細胞分泌完成後續功能所需的所有蛋白質。研究人員在實驗過程中還成功刺激了一種細胞外基質的生長，這個過程與人體骨骼組織的生長非常類似。經過4周的培養，研究人員最終獲得了由骨質結構相互交織的微型圓柱體，這種骨組織相當於在人體骨骼中最先出現的那部分，隨後它們會被一種更成熟的骨組織替代。
利用這套工具，研究人員就可以在分子水平研究造骨過程中可能出現的問題。相關問題導致的骨骼疾病影響了全世界數千萬人的生活。這其中有一種被稱為“成骨不全症”的疾病，它是一種會削弱病人細胞外基質的遺傳疾病，使患者在一生中可能會發生數百次自發性骨折。另外，像骨肉瘤之類的骨癌也和成骨功能異常有關，而這個模型可以幫助研究人員探索癌細胞是如何進入細胞外基質，並形成額外的骨頭的。
骨骼類器官還能幫助醫生研發高度個性化的療法，蘇黎世聯邦理工學院生物力學研究所的副主任拉爾夫·米勒（Ralph Müller，並未參與這項研究）表示。研究人員在設計治療方案時，可以從病人的活體骨骼組織樣本中培養類器官，然後檢測該病人的骨骼如何對不同的幹預作出反應。“有了一套可靠的骨骼成形係統，”阿基瓦說，“我們可以從細節上研究到底是哪裏出了問題，我們能否解決這些問題，以及應該如何解決。”
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此前已經有研究人員嚐試構建骨骼的類器官，但他們並沒有捕捉到骨細胞是如何與這種基質同時形成並與之相互作用的。研究人員表示，現在他們已經建立了一套逼真的骨骼模型，或許可以更好地應對一係列具有挑戰性的骨骼疾病。
荷蘭拉德堡德大學醫學中心的細胞生物學家阿納·阿基瓦（Anat Akiva，這項研究的主要作者）表示，發表於《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）雜誌的研究展示了首個骨骼類器官，並提供了一個在骨骼形成時非常關鍵的早期階段的“綜合視角”。
阿基瓦和同事發現，當他們使用機械力模擬人體骨骼形成所需的壓力時，他們不僅能使骨髓幹細胞轉變為造骨細胞和生長調節骨細胞，還能使細胞分泌完成後續功能所需的所有蛋白質。研究人員在實驗過程中還成功刺激了一種細胞外基質的生長，這個過程與人體骨骼組織的生長非常類似。經過4周的培養，研究人員最終獲得了由骨質結構相互交織的微型圓柱體，這種骨組織相當於在人體骨骼中最先出現的那部分，隨後它們會被一種更成熟的骨組織替代。
利用這套工具，研究人員就可以在分子水平研究造骨過程中可能出現的問題。相關問題導致的骨骼疾病影響了全世界數千萬人的生活。這其中有一種被稱為“成骨不全症”的疾病，它是一種會削弱病人細胞外基質的遺傳疾病，使患者在一生中可能會發生數百次自發性骨折。另外，像骨肉瘤之類的骨癌也和成骨功能異常有關，而這個模型可以幫助研究人員探索癌細胞是如何進入細胞外基質，並形成額外的骨頭的。
骨骼類器官還能幫助醫生研發高度個性化的療法，蘇黎世聯邦理工學院生物力學研究所的副主任拉爾夫·米勒（Ralph Müller，並未參與這項研究）表示。研究人員在設計治療方案時，可以從病人的活體骨骼組織樣本中培養類器官，然後檢測該病人的骨骼如何對不同的幹預作出反應。“有了一套可靠的骨骼成形係統，”阿基瓦說，“我們可以從細節上研究到底是哪裏出了問題，我們能否解決這些問題，以及應該如何解決。”
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